sistem pengambilan keputusan

Optimasi Pembangkit Termal Menggunakan Metoda Dynamic Programing (D. Y. Sukma)

31

PEMBUATAN SISTEM PENDUKUNG KEPUTUSAN BERBASIS TEORI FUZZY

UNTUK MENGEMBANGKAN SUATU PRODUK BARU

Fitri Wulandari

Jurusan Teknik Informatika, Fakultas Sains dan Teknologi, UIN Suska,Pekanbaru

e-mail : [email protected]

ABSTRAK Sistem pendukung keputusan dengan menggunakan teori fuzzy untuk mengembangkan suatu produk

baru merupakan suatu sistem yang membantu para pembuat keputusan untuk menentukan jenis kendaraan yang

akan diproduksi dari beberapa pilihan produk. Data yang sulit diketahui nilai kepastiannya seperti market yaitu

permintaan, competitor, dan reseller, serta faktor keadaan sosial masyarakatnya yaitu usia, pekerjaan dan

kondisi ekonomi merupakan kendala yang akan dipecahkan dalam penelitian ini.

Dengan menginputkan spesifikasi komponen sepeda motor maka model biaya dan alternatifnya dapat

ditentukan. Selain faktor bahan baku, diperhitungkan juga upah kerja dan biaya overhead didalam perhitungkan

faktor biaya produksi. Faktor ekstern seperti market dan individual diproses menggunakan data fuzzy dan model

fuzzy. Dari beberapa keuntungan pemodelan fuzzy, salah satunya adalah model fuzzy lebih mudah dimengerti,

dibangun dan dimodifikasi. Pada akhirnya sistem ini akan menghasilkan informasi kepada pembuat keputusan

mengenai estimasi biaya produksi dengan alternatifnya dan tingkat keputusan dari sistem apakah suatu produk

baik atau layak untuk diproduksi dengan mempertimbangkan faktor biaya produksi, market dan individu.

Kata kunci : data fuzzy, ekonomi, sistem pendukung keputusan,

ABSTRACT

The decision support system based on fuzzy theory one of methods that helps the decision makers in making

decision of which kind of vehicles will be produced. The data with uncertainties, such as market factor of

demands, competitors, resellers, and the social situations of society, i. e., age, occupation and economical

conditions represent obstacles study that will be solved in the research. Considering the component

specifications of motorcycle as the input, such as machine components, frame components and electric motor

system, the cost and its alternatives can be determined easly. The raw material, the labor wage and overhead are

factors calculated for factor of production cost. The fuzzy data of external factor such as market, and individuals

are processed using fuzzy method. One of the advantages of the fuzzy method is easier to understand, to

formulate and to modify. Finally, the system will provide the decision maker with the production cost estimation

and its alternatives and the decision level of the system whether a product is feasible to produced by considering

of production cost, market and individual factors, or not.

Key words : decision support system, fuzzy data, economic

PENDAHULUAN

Setiap orang sering dihadapkan pada

suatu keadaan dimana ia harus memutuskan untuk memilih satu dari beberapa pilihan yang ada. Dalam membuat keputusan pilihan mana yang menjadi terbaik diperlukan data dan informasi. Namun data dan informasi yang

diperlukan terkadang sulit untuk diukur nilai kepastiannya. Dalam penelitian ini diambil suatu

contoh pengambilan suatu keputusan tentang produksi sepeda motor. Dalam pengambilan keputusan, terkadang pihak manajemen dihadapkan pada permasalahan data-data dan informasi yang belum pasti nilai dan ukurannya, baik data internal maupun

Vol. 2, No. 2, 2005 : 62-66 Jurnal Sains, Teknologi & Industri

32

eksternalnya. Salah satu contohnya adalah penentuan berapa biaya tepatnya

untukmemproduksi sepeda motor jenis A dan bagaimana pangsa pasarnya, yang dalam hal ini tentu harus dilihat juga factor market dan individualnya. Dengan memanfaatkan teori fuzzy terutama untuk menentukan batasan dari beberapa komponen yang menentukan factor pengambil keputusan akan dibangun suatu

system pendukung keputusan untuk mengembangkan suatu produk baru.

Salah satu karakteristik dari sistem pendukung keputusan adalah mendukung semua fase dalam pembuatan keputusan yaitu intellegence, design, choice dan implementation. Adanya sistem ini memberi

dampak menaikkan efektifitas dalam pembuatan keputusan, baik dari segi ketepatan, waktu maupun kwalitas, dan bukan pada biaya pembuatan keputusan atau biaya pemakaian waktu komputer. Disamping itu, sistem ini menggunakan model untuk menganalisa

keadaan-keadaan keputusan. Kemampuan modelling memungkinkan untuk bereksperimen dengan strategi yang berbeda-beda dan konfigurasi yang berbeda pula. Sistem pembuat keputusan mempunyai komponen yang terbagi dalam 4 subsistem, yaitu (Turban, 1995):

1. Management data : meliputi basis data

yang berisi data-data yang relevan dengan keadaan dan dikelola oleh DBMS (database management system)

2. Manajemen Model : merupakan paket software yang berisi model-model seperti finacial, statistik, manajemen science, atau model kwantitatif, yang menyediakan

kemampuan analisa dan manajemen software yang cocok.

3. Subsistem dialog : user dapat berkomunikasi dan memberi perintah melalui subsistem ini.

4. Manajemen Knowledge : merupakan subsistem pilihan (optional) yang dapat

mendukung subsistem lain atau berlaku sebagai komponen yang independent.

BAHAN DAN METODE

Logika fuzzy berbeda dengan logika digital biasa, dimana logika digital biasa hanya mengenal dua keadaan yaitu: Ya dan Tidak atau ON dan OFF atau High dan Low atau "1"

dan "0". Sedangkan Logika Fuzzy meniru cara berpikir manusia dengan menggunakan konsep sifat kesamaran suatu nilai. Dengan teori himpunan fuzzy, suatu objek dapat menjadi anggota dari banyak himpunan dengan derajat keanggotaan yang berbeda dalam masing-masing himpunan.

Fungsi Keanggotaan (membership function)

Fungsi keanggotaan adalah kurva yang mendefinisikan bagaimana masing-masing titik dalam ruang input dipetakan ke dalam nilai keanggotaan (derajat keanggotaan antara 0 dan 1). Apabila U menyatakan himpunan universal

dan A adalah himpunan fungsi fuzzy dalam U, maka A dapat dinyatakan sebagai pasangan terurut sebagai berikut (Wang, 1997) :

Uxxx A,

dengan )(xAadalah fungsi keanggotaan yang

memberikan nilai derajat keanggotaan x terhadap himpunan fuzzy A. yaitu :

1,0:UA

Operasi pada himpunan fuzzy

Dalam himpunan fuzzy terdapat beberapa

fungsi keanggotaan himpunan fuzzy baru yang dihasilkan dari operasi dasar himpunan fuzzy yaitu : Intersection: A B = min ( A[x], B[y])

Union : A B = max ( A[x], B[y])

Complement : A = 1 - A[x]

Variabel linguistik

Variabel linguistik adalah sebuah variabel yang

memiliki nilai berupa kata-kata dalam bahasa alamiah (Wang,1997). Setiap variabel linguistik berkaitan dengan sebuah fungsi keanggotaan. Sebagai contoh pengontrolan temperatur dapat dinyatakan sebagai variabel linguistik yang memiliki nilai-nilai linguistik seperti rendah, sedang, tinggi dan sangat tinggi dengan fungsi keanggotaan untuk semua


33

temperataur diantara 10 dan 100 seperti ditunjukkan dalam gambar 1 berikut ini :

0 20 6040 80 100

1

X

u (x)

Gambar 1. fungsi keanggotaan diantara 0 sampai dengan 100

Proses inferensi

Proses penarikan kesimpulan dengan

menggunakan logika fuzzy dinamakan inferensi fuzzy. Logika fuzzy menggunakan himpunan fuzzy dalam merepresentasikan dan memanipulasi informasi yang samar (tidak jelas) untuk keperluan penarikan kesimpulan.

Dalam merepresentasikan basis pengetahuan (knowledge base), digunakan

aturan-aturan (rules) IF THEN yang terdiri dari dua proposisi yang dinamakan premis (antecedent) dan kesimpulan (consequent) (Wang, 1997).

Menurut Klir dan Bo (1995) proposisi fuzzy memiliki derajat kebenaran yang dinyatakan oleh suatu bilangan dalam intervel [0,1], dimana nilai 1 menyatakan benar dan

nilai 0 menyatakan salah. Semua bagian dari premis dihitung secara simultan dan diselesaikan untuk sebuah nilai tunggal dengan menggunakan operator fuzzy dalam himpunan fuzzy. Secara khusus, basis aturan fuzzy terdiri dari aturan-aturan IF-THEN fuzzy berikut : Ri : IF x1 is A1i

and x2 is A2i .. and xn is Ani

THEN y is Bi (1) Dimana Ri (1 i m) adalah

aturan ke-i, xj (1 i n) adalah variabel input, y adalah variabel output, Aji adalah himpunan

fuzzy untuk variabel input ke j dalam aturan ke i, dan Bi adalah himpunan fuzzy untuk variabel output dalam aturan ke i. Aturan dalam persamaan 1 dapat ditulis sebagai

Ri :IF X is Ai THEN y is Bi dimana :

X = (x1, x2, ….., xn)

A = (A1, A2, …., An)

Fuzzifikasi

Dalam fuzzifikasi, system input (crisp) dari

system fuzzy ditransfer ke dalam himpunan fuzzy untuk dapat digunakan dalam perhitungan nilai kebenaran dari premis pada setiap aturan dalam basis pengetahuan. Tahap ini mengambil nilai-nilai crisp untuk menentukan derajatnya. Selanjutnya nilai kebenaran dari premis dapat dihitung berdasarkan fungsi keanggotaannya. Bila

terdapat lebih dari satu proposisi maka premis dari aturan dapat dihubungkan dengan operasi konjungsi (AND) dan disjungsi (OR). Inferensi

Inferensi diimplementasikan untuk masing-masing aturan dalam basis

pengetahuan. Input untuk proses inferensi adalah nilai yang diberikan oleh premis, dan outputnya adalah suatu himpunan fuzzy. Metode yang biasa digunakan dalam proses inferensi adalah min dan product (Havinga et al, 1999). Dalam metode inferensi min, fungsi keanggotaan output dipotong pada ketinggian

fungsi yang disesuaikan dengan nilai kebenaran dari premis, sedangkan pada metode inferensi product fungsi keanggotaan output diberi skala sesuai dengan nilai kebenaran dari premis. Komposisi

Komposisi adalah proses dimana

himpunan fuzzy yang menyatakan output dari setiap aturan dikombinasikan bersama ke dalam sebuah himpunan fuzzy. Metode komposisi yang umum digunakan adalah max (maximum) dan sum. Dalam komposisi max, himpunan fuzzy untuk output ditentukan dengan mengambil titik maksimum dari semua

himpunan fuzzy yang dihasilkan oleh proses inferensi untuk masing-masing aturan. Dalam komposisi sum, himpunan fuzzy untuk output ditentukan dengan mengambil penjumlahan titik dari semua himpunan fuzzy yang dihasilkan oleh proses inferensi untuk masing-masing aturan.


34

Defuzzifikasi

Ada beberapa teknik defuzzifikasi,

namun yang umum digunakan adalah center average defuzzifier (Wang,1997). Metode ini menggunakan nilai pusat (center) dan tingginya (height) dari himpunan fuzzy untuk menentukan hasil nilai crisp. Pusat dari suatu himpunan fuzzy adalah jika nilai titik tengah dari semua titik dimana fungsi keanggotaan dari himpunan fuzzy mencapai nilai

maksimumnya adalah berhingga. Jika nilai titik tengah adalah bilangan positif (negatif) tak berhingga, maka pusat didefinisikan sebagai nilai terkecil (terbesar) diantara semua titik yang mencapai nilai keanggotaan maksimum (Wang,1997). Gambar 2.4 menunjukkan pusat dari beberapa himpunan fuzzy. Tinggi dari

suatu himpunan fuzzy adalah nilai keanggotaan terbesar yang dicapai oleh suatu titik. Jika tinggi dari himpunan fuzzy adalah 1, maka himpunan fuzzy tersebut dikatakan himpunan fuzzy normal.

Secara khusus, misalkan y-p adalah pusat dari himpunan fuzzy ke –p dan hp adalah

tingginya, center average defuzzier menentukan y* sebagai

M

p

p

M

p

p

p

h

hy

y

1

1*

HASIL DAN PEMBAHASAN

Perancangan Subsistem Model

Subsistem model yang dirancang menyajikan proses perhitungan biaya produksi sebagai berikut : 1. biaya bahan baku

Bbahan= n

x

n

y

n

z

BbahanzBbahanyBbahanx1 1 1

)

2. biaya overhead

Boverhead = v

m

tmrm1

*

3. biaya tenaga kerja

Bupah = v

m

tmzmupah1

**

4. biaya produksi sebelum memperhitungan factor risiko

Bproduksi = Bbahan + Bupah + Boverhead + overhead material

5. biaya produksi dengan memperhitungkan factor risiko

Bprisk = Bproduksi + r Bprisk2 = Bprisk + p 6. biaya produksi Netto setelah ppn Bpnet = Bprisk2 + ppn

Keterangan : Bbahan = biaya bahan

Boverhead = biaya overhead rm = biaya overhead setiap mesin m/jam

tm = total waktu pengerjaan di mesin m

Bupah = biaya tenaga kerja

zm = tingkat kesulitan pengerjaan di mesin m Bproduksi = biaya produksi sebelum memperhitungan

factor risiko

Bprisk = biaya produksi dengan memperhitungkan factor

risiko

Bpnet = biaya produksi Netto setelah ppn

1. Market (pasar), terdiri dari permintaan, competitor, dan reseller. Kelompok

permintaan dibagi berdasarkan banyaknya permintaan terhadap jenis kendaraan yang sama dalam kurun waktu bulanan. Faktor competitor dievaluasi berdasarkan jarak antara satu perusahaan dengan perusahaan lainnya. Dan factor reseller dikelompokkan berdasarkan banyaknya barang yang berhasil dijual.

2. Individu, terdiri dari usia, pekerjaan, dan

kondisi ekonomi. Faktor usia yang diperhitungkan adalah usia dewasa karena pada usia inilah ditujukan konsumen pengguna produk ini. Faktor pekerjaan diperhitungkan untuk pekerja kelas

menengah. Dan factor keadaan ekonomik dilihat pendapatan perbulannya.

A. Proses Fuzzifikasi

Dari pengelompokkan nilai-nilai berdasarkan spesifikasi masing-masing terlihat adanya gradasi pengelompokkan yang kurang baik. Untuk membuat gradasi yang lebih baik maka nilai setiap kelompok diberi jarak yang


35

overlap. Nilai overlap ini diperoleh dengan cara memperlebar jarak (range) dari nilai

awalnya, dimana besarnya tergantung dari spesifikasi karakteristik masing-masing kelompok. Berikut ini diberikan nilai overlap untuk masing-masing kategori :

Tabel 1. tingkat overlap masing-masing spesifikasi

No Spesifikasi Tingkat overlap

1 Biaya produksi Bahan baku

Upah karyawan

Overhead

0.3 juta

0.2 juta

50

2 Market

Permintaan Competitor

Reseller

5 satuan 5 km

5 %

3 Faktor Pribadi

Usia

Pekerjaan

Ekonomik

3 %

3 %

0.3 juta

Untuk spesifikasi bahan baku, berikut ini diberikan interval berdasarkan kelompoknya masing-masing : Tabel 2. Data tentang biaya produksi dengan

menggunakan overlap No Spesifikasi Kelompok Interval

1 Bahan baku

Murah

Sedang

Agak mahal

Mahal Sangat mahal

< 3.7

3.7 – 5.3

4.7 – 6,8

6.2 – 7,8 > 7.6

2 Upah

karyawan

Rendah

Sedang

Agak tinggi Tinggi

Sangat tinggi

< 1

0.8 – 1.7

1.3 – 2.2 1.8 – 2.7

> 2.3

3 overhead Kecil

Sedang Agak tinggi

Tinggi

Sangat tinggi

< 550

450 – 850 750 – 1150

1050 – 1550

> 1450

Untuk menentukan tingkat keputusan maka digunakan suatu metode pembatas. Hubungan antara tingkat pembatas dengan pengelompokkan nilai diatas untuk faktor biaya produksi diberikan dalam tabel 3

Tabel 3. Tabel keputusan tingkat pembatas untuk

faktor biaya produksi

Karakteris

Tik

Nilai Linguis Tik

Tingkat pembatas

SB B AB TB

Bahan

baku

Murah

Sedang

Agak mahal

Mahal

Sangat mahal

Upah karya

wan

Rendah

Sedang

Agak tinggi

Tinggi

Sangat tinggi

Overh

ead

Kecil

Sedang

Agak tinggi

Tinggi

Sangat tinggi

Masing-masing tingkat pembatas diberi rating seperti dinyatakan dalam table 4

Table 4. Tingkat pembatas dan ratingnya

Tingkat

pembatas

Rating

Sangat baik 100 – 85

Baik 85 - 60

Sedang 60 - 40

Tidak baik 40 - 0

Metode pembatas digunakan untuk menentukan kelas kesesuaian keputusan berdasarkan banyaknya pembatas dan intensitasnya. Berikut ini diberikan kriteria yang menentukan kelas kesesuaian keputusan yang berhubungan dengan biaya produksi Tabel 5. Tabel Kelas Kesesuaian

Keputusan Kriteria

Sangat baik Faktor produksi memiliki

minimal 2 pembatas sangat

baik dan/atau 1 pembatas baik

Baik Faktor produksi memiliki minimal 2 pembatas baik dan/

atau 1 pembatas agak baik

Agak baik Faktor produksi memiliki

minimal 2 pembatas agak baik

dan/ atau 1 pembatas tidak

baik

Tidak baik Faktor produksi memiliki minimal 2 pembatas tidak baik


36

Untuk menentukan keputusan mengenai jenis produksi kendaraan sepeda motor, terdapat 4

tingkatan keputusan. Kriteria untuk penentuan keputusan tersebut diberikan dalam tabel 6 berikut ini : Tabel 6. Tabel Kriteria tingkat keputusan

Keputusan Kriteria

Sangat baik Faktor produksi memiliki

minimal 2 pembatas sangat

baik dan/atau 1 pembatas baik

Baik Faktor produksi memiliki

minimal 2 pembatas baik dan/

atau 1 pembatas agak baik

Agak baik Faktor produksi memiliki minimal 2 pembatas agak baik

dan/ atau 1 pembatas tidak baik

Tidak baik Faktor produksi memiliki

minimal 2 pembatas tidak baik

B. Proses Inferensi

Secara garis besar, proses penentuan tingkat keputusan dilakukan melalui 2 tahap. Tahap pertama yaitu proses inferensi yang

dilakukan untuk menentukan tingkat pembatas dan tahap kedua dilakukan untuk menentukan tingkat keputusan. Dalam inferensi tahap I, input merupakan suatu informasi mengenai nilai linguistik faktor pendukung produksi untuk menentukan kesimpulan mengenai tingkat pembatas. Dan dalam inferensi tahap II, input merupakan

informasi tentang tingkat pembatas untuk mendapatkan kesimpulan mengenai tingkat keputusan. B.1 Inferensi tahap I

Dalam inferensi tahap I, tingkat pembatas disimpulkan dari nilai karakteristik faktor

pendukung produksi yang diinputkan. Tahapan dari proses inferensi adalah fuzzifikasi, inferensi dan defuzzifikasi. B.1.1Fuzzifikasi Fungsi keanggotaan untuk setiap kelompok faktor pendukung produksi adalah berbentuk

trapezium. Berikut ini adalah fungsi keanggotaan untuk faktor biaya produksi yaitu bahan baku.

3.7 4 4.3 5 6.54.7 6.2 6.85.3 7.2 7.8

murah sedang agak mahal mahal sangat mahal0.5

1

0 7.5

Gambar 2. fungsi keanggotaan kelompok bahan baku

Persamaan fungsi keanggotaan dari kelompok bahan baku adalah sebagai berikut :

)(bbmurah

selainnyajika

bbjikabb

bbjika

,0

3,47,3,2.0

1.47.3,1

)(bbsedang

selainnyajika

bbjikabb

bbjikabb

bbjika

,0

3,57,42.0

3.5

3,47,3,2.0

7.37.43,4,1

)(_ bbmahalagak

selainnyajika

bbjikabb

bbjikabb

bbjika

,0

8.62.62.0

8.6

3.57.4,2.0

7.42.63.5,1

)(bbmahal

selainnyajika

bbjikabb

bbjikabb

bbjika

,0

8.72.72.0

8.7

8.62.6,2.0

2.62.78.6,1

)(_ bbmahalssangat

selainnyajika

bbjikabb

bbjika

,0

8.72.7,2.0

2.78.7,1

Fungsi keanggotaan untuk tingkat pembatas ditentukan oleh ratingnya (r) dengan tingkat overlap 5. Bentuk umumnya dapat dilihat dalam gambar 3 berikut ini :


37

35 45 7555 90 10065

tidak baik agak

baikbaik

sangat

baik0.5

1

0 80rating (r)

Gambar 3. Fungsi keanggotaan untuk tingkat pembatas

ditentukan

Bentuk persamaan untuk tingkat pembatas adalah sebagai berikut :

)(_ rbaiktidak

selainnyajika

rjikar

rjika

,0

4535,10

4535,1

)(ragakbaik

selainnyajika

rjikar

rjikar

rjika

,0

655510

65

4535,10

355545,1

)(rbaik

selainnyajika

rjikar

rjikar

rjika

,0

908010

90

6555,10

558065,1

)(rsangatbaik

selainnyajika

rjikar

rjika

,0

9080,10

8010090,1

Setiap kelompok tingkat pembatas mempunyai nilai pusat (center) seperti diberikan dalam table 7 dibawah ini : Tabel 7 Nilai pusat dari tingkat pembatas

Tingkat pembatas

Nilai pusat

Sangat baik 90

Baik 72.5

Agak baik 50

Tidak baik 35

B.1.2 Inferensi min

Pada proses inferensi min output

diperoleh dari fungsi keanggotaan tingkat

pembatas melalui aturan-aturan yang

terpicu yang dipotong pada ketinggian

yang disesuaikan dengan nilai kebenaran

premis dari aturan – aturan tersebut. Nilai

kebenaran diperoleh dengan menggunakan

operator min

B.1.3 Defuzzifikasi

Himpunan fuzzy yang dihasilkan dari proses komposisi, dikonversi ke dalam bentuk crisp dengan menggunakan metode center average defuzzier.

C. Inferensi Tahap II

Inferensi tahap dua dilakukan untuk menentukan tingkat keputusan. Sebagai Input adalah nilai dari inferensi tahap I. Dari proses inferensi tahap I, kemungkinan terdapat pembatas yang memiliki dua tingkat pembatas, maka tingkat pembatas yang digunakan dalam inferensi tahap II adalah tingkat pembatas yang

memiliki rating dengan derajat keanggotaan lebih besar atau sama dengan 0.5 Untuk menjelaskan hasil implementasi, maka program diuji dengan menggunakan contoh data input sebagai berikut :

Data input yang berhubungan dengan Rangka : Type Rangka : Pipa_BlackBone Ban depan : B 80/90-17_44P Ban belakang : B 70/90-17_38P Rem depan : Teromol Rem belakang: Teromol

Data input yang berhubungan dengan Sistem elektrik :

Type Pengapian : DC-CDI Busi : C7HSA/U22FS_U Baterei : 12_Volt,5AH

Data input yang berhubungan dengan Market : Permintaan : 100 satuan

Competitor : 76 km Reseller: 36 %

Data input yang berhubungan dengan Individu Usia : 60.5 % Pekerjaan : 73 % Kondisi ekonomi : 3.55 juta


38

Output program : - Biaya produksi yang yang terdiri dari sub

total1, sub total2, sub total3 dan total harga diberikan pada gambar 4

Gambar 4. Output Biaya Produksi

- Tingkat pembatas yang berhubungan

dengan biaya produksi, market dan individu diberikan dalam gambar 5

Gambar 5. Output Tingkat Keputusan

- Tingkat keputusan untuk kendaraan baik Keseluruhan mengenai spesifikasi tentang

kendaraan Mendoza dapat dilihat pada print preview yang diberikan pada gambar 6

Gambar 6. Output Print Preview

KESIMPULAN DAN SARAN

Dari penelitian ini dapat diambil kesimpulan

sebagai berikut : 1. Sistem pendukung keputusan dengan

menggunakan teori fuzzy untuk mengembangkan produk baru dapat membantu para pembuat keputusan menentukan jenis kendaraan dengan spesifikasi dan estimasi biayanya.

2. Dalam penelitian ini diambil contoh kasus adalah produksi sepeda motor. Karakteristik yang dievaluasi dalam menentukan tingkat keputusan adalah biaya produksi, market dan individu. Semakin murah biaya produksi maka tingkat pembatas adalah semakin baik Permintaan dan reseller yang tingi serta

competitor yang kecil memberi dampak


39

pada market yang baik. Sedangkan untuk pembatas individu semakin tinggi usia

dewasa, pekerja kelas menengah dan kondisi ekonomik maka pembatas individu akan semakin baik.

3. Hasil dari rating pembatas digunakan

untuk menentukan tingkat pembatas yang menghasilkan tingkat keputusan yaitu sangat baik, baik, agak baik dan tidak baik

Penelitian lebih lanjut dapat dilakukan dalam hal :

1. Untuk meningkatkan nilai tambah system ini, dapat ditambahkan fasilitas baru yaitu menghitung optimasi dari jumlah kendaraan yang dibuat dengan

modal yang dimiliki perusahaan. 2. Menambah fasilitas untuk menghitung

waktu pembuatan kendaraan sehingga akan diketahui jadwal produksi dan jadwal peluncuran produk.

3. Penggunaan mesin inferensi selain inferensi min dan inferensi product untuk mencari output fungsi keanggotaan dari setiap aturan yang terpicu.

DAFTAR PUSTAKA

Havinga H.N.J, van der veer P., Browser, .

Cser., 1999, “Fuzzy Logic”, Technical Report faculty of Civil Engineering and Geosciences, Delft University of Technology, Netherlands

Klir, G. J & Y. Bo., 1995, Fuzzy Set and Fuzzy Logic : Theory and Application. Prentice-Hall International, Inc, New Jersey

Turban, E. 2000. Decision Support and Expert System : Management Support System, Prentice-Hall International, Inc., New Jersey.

Wan, L. 1997. A course in Fuzzy System Control. Prentice-Hall International, Inc., New Jersey


40

ANALISIS DATA REPORT TELEPON GAGAL

DI PT.TELKOM KANDATEL RIAU DARATAN

Okfalisa

Jurusan Teknik Informatika , Fakultas Sains dan Teknologi , UIN Suska Pekanbaru Riau Email : [email protected]

ABSTRAK Sentral Komunikasi PT. Telkom Di Kandatel Riau Daratan Pekanbaru telah merecord kendala

terjadinya kesalahan komunikasi telepon. Penyebab telepon gagal dapat terjadi pada calling party/called party

dan sistem signaling. Pada penelitian ini untuk mengetahui penyebab telepon gagal telah dilakukan pengolahan

data primer dari sentral untuk telepon gagal pada tanggal 5 Juli 2001 dengan durasi 09:50:10 - 09:55:34. Data

tersebut diterjemahkan dengan cara mengkonversikan data sistem oktaf ke biner merujuk dari sistem CCS7 ITU-

T Q.763 sesuai dengan format ISUP untuk masing-masing message type. Analisa data dilakukan secara kualitatif

untuk menentukan penyebab dan solusi telepon gagal tersebut.

Kata Kunci : CCS7 ITU-T, Kandatel Riau daratan, Telepon gagal.

ABSTRACT

PT. Telkom Kandatel Riau Daratan as a Central of Comunication in Pekanbaru has been

redorded misconnection of telephone. It might be cause of calling party/called party and signalling system in telecomunication. The paper presents what caused the failed telephone by konvert data primary at central data on 5 th July 2001 with duration from 09:50:10 – 09:55:34.The data was transleted by konvert the oktaf data system to biner base on CCS7 ITU-T Q.763 as a format of ISUP.Analytical has been done to know the real cause problem and how to solve the failed telephone from the simulation konverter.

Keyword : CCS7 ITU-T, Failed Telephone, Kandatel Riau daratan,

PENDAHULUAN

Perkembangan sarana komunikasi dan penggunaan fasilitas telepon sangat pesat pada 20 tahun terakhir ini. Secara kualitatif telepon

berkembang dari jenis wire, wireless dan melalui jaringan internet. Secara kuantitatif jumlah pemakaian telepon dan telepon selullar sudah dirasakan tidak lagi oleh kalangan bisnis, akademis, kantor ataupun swasta, tapi juga bagi masyarakat umum dan pedesaan, demikian pula

dengan waktu yang tersedia maka pelayanan pun harus 24 jam.

Seiring dengan perkembangan kulitatif dan kuantitatif tersebut untuk kepuasan pelanggan (customer satisfaction) maka pelayanan telepon (telephone service) harus ditingkatkan pula. Pelayanan pelanggan telepon

menyangkut kendala hubungan komunikasi telepon dapat terjadi dalam beberapa hal, diantaranya komunikasi tidak terjadi dan telepon yang dituju tidak berdering.


41

Terjadinya kesalahan-kesalahan dalam pemberian layanan telepon di PT.Telkom Riau Daratan, dibuktikan dari report data sentral tentang kegagalan telepon. Kejadian ini sangat

tidak menguntungkan, merugikan pihak PT.Telkom Riau Daratan dan masyarakat sebagai pemakai fasilitas layanan, serta penggunaan CCS7 sebagai signaling yang digunakan di PT.Telkom Riau Daratan mempengaruhi tingkat layanan dan kegagalan yang ditimbulkan. Untuk itu perlu diketahui penyebab kesalahan-kesalahan yang terjadi,

menganalisa penyebab kegagalan, dan solusi yang memungkinkan untuk mengatasi permasalahan tersebut.

Dalam melakukan komunikasi melalui telepon, pihak calling party (penelepon) sering mengalami kegagalan komunikasi dengan called party (yang ditelepon). Hal ini ditandai dengan informasi (tone) nada sibuk, tanpa sinyal (tidak ada tone), atau informasi tidak terhubung (ada suara lain, misalnya suara

pengganti). Di PT.Telkom Kandatel Riau Daratan kegagalan komunikasi tersebut telah ter-record namun belum diketahui penyebab dan solusi penanganannya.

Untuk itu permasalahan dalam penelitian ini mengkaji informasi sentral report data telepon gagal. Dari data tersebut akan ditinjau penyebab kegagalan telepon, apakah karena sistem signaling yang tidak benar atau

karena faktor calling party / called party atau kedua-duanya.

Ruang lingkup penelitian ini dibatasi dalam bentuk studi kasus memuat :

1. Informasi data sentral tentang report

telepon gagal diperoleh dari PT.Telkom Kandatel Riau Daratan, pada tanggal 5 Juli 2001, dengan durasi 09:50:10 - 09:55:34. Tiap data saling lepas dan dibatasi oleh starting time dan ending time.

2. Sistem Signaling yang digunakan oleh PT.Telkom Kandatel Riau Daratan adalah CCS7.

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk:

1. Menerjemahkan report data telepon gagal yang diperoleh dari sentral PT.Telkom Kandatel Riau Daratan.

2. Menganalisis penyebab kegagalan, serta

menyelesaikan kegagalan telepon sehingga dapat memberikan informasi kepada pihak teknisi dan managerial

Pensinyalan CCS7 secara umum

Sistem signaling antar sentral mengikuti aturan yang sudah baku untuk mentransfer informasi yang digunakan untuk penyambungan antar sentral. Sinyal-sinyal elektrik diperlukan untuk penyambungan hubungan tersebut, termasuk diantaranya adalah line signal dan register signal, ada juga audible signal seperti ringing tone, bussy tone

yang harus dikirim ke pemanggil untuk melengkapi penyambungan hubungan.

Konsep Layering pada CCS7

1. Struktur 4-Level CCS7

Level 1

Mendefinisikan karakteristik fisik, listrik dan fungsional dari link .

Level 2 Mendefinisikan fungsi dan prosedur untuk mengirim signal informasi dalam link pensinyalan .

Level 3 Secara umum mendefinisikan fungsi-fungsi signal informasi secara langsung

dalam network signaling ( tergantung dari kondisi jaringannya ).

Level 4 Level 4 merupakan user part yang berfungsi untuk mendefinisikan arti dan urutan dari message ( pesan ) yang disalurkan melalui level 1,2,3 untuk user yang berbeda. User part dibedakan

berdasarkan format message dan prosedurnya.


42

Gambar 1. Struktur 4 level CCS 7

Objek utama struktur 7 lapisan OSI pada CCS 7 adalah penerapan hubungan non circuit related seperti komunikasi data antar prosesor. Tujuan dari konsep lapisan ini adalah

untuk mendefinisikan fungsi yang diperlukan diantara komputer dalam lingkungan 7 lapisan OSI. Contoh service yang dapat diaplikasikan pada struktur ini adalah Intelligent Network (IN) dan Global System For Mobile Communication ( GSM ).

Gambar 2. Arsitektur Pensinyalan CCS7

Seperti terlihat pada gambar 2 sistem CCS7 dibagi dalam blok-blok fungsional, yang diidentifikasikan ITU-T adalah sebagai berikut:

a. Message Transfer Part (MTP) b. Signalling Connection Control Part

(SCCP)

c. Telephone User Part (TUP) d. Data User Part (DUP) e. ISDN User Part (DUP) f. Transaction Capabilities (TC)

g. Application Entities (AEs) dan Application Service Entities

(ASEs)

BAHAN DAN METODE

Metode digunakan adalah studi literatur dengan pengumpulan data dan

simulasi. Metode literatur dilakukan dengan merujuk sistem CCS7 melalui kepustakaan dan web site. Data terkumpul merupakan data primer, diperoleh dari sentral secara acak pada suatu waktu khusus tentang report telepon gagal. Melalui simulasi data report telepon gagal tersebut dikonversikan dari bilangan

oktaf kedalam bilangan biner. Hasil data konversi ini diterjemahkan sesuai dengan standard ITU-T Q.763 yang terdiri dari IAM, ACM, ANM, REL, RCL, SUS, CPG, dan lain-lain. Hasil terjemahan tersebut merupakan infomasi telepon gagal dari setiap message type yang digunakan oleh ISUP. Dengan melakukan analisa kualitatif, penyebab telepon

gagal dan solusinya akan dapat diketahui. Simulasi pernagkat lunak untuk konversi data dibangun menggunakan metode konvensional dengan paradigma waterfall. Bahasa pemograman yang digunakan adalah delphi 5 dengan database paradoks.

HASIL

KONVERSI DATA REPORT

1.Cara Kerja Sistem

Data yang akan dianalisa adalah berupa data primer yang merupakan hasil report telepon gagal yang diperoleh dari sentral, data tersebut

masih berupa bilangan oktaf yang akan dirubah kedalam bilangan biner. Sistem ini menyediakan program khusus untuk menterjemahkan data report tersebut kedalam biner yang penerjemahannya dimulai dari kanan ke kiri, sesuai dengan referensi ITU-T sebagai standart internasioal yang

dipergunakan pada mesin CCS 7 produksi Lucent Technologi di Telkom Pekanbaru.

Data yang diperoleh adalah merupakan data

baku yang berisikan informasi megenai layanan ISDN user part yang diberikan oleh

TUP

Level 4

ISUP

Level 4

SCCP

Level 4

Signaling Network Function

Level 3

Signaling Link Function

Level 2

Signaling Data Link Function

Level 1

Application

Part (AP)

TCAP

DUP

TUP

ISUP

SCCP

MTP

Network Function

Link Function

Data Link Function

OSI layer 4 Level CCS7

6

5

4

7

3

2

1

4

3

1

2

Application

Presentation

Network

Data Link

Physical

Network Service Part (NSP)


43

mesin tersebut dengan menggunakan CCS 7. Berbagai informasi dapat diperoleh, seperti :

Routing Lable Yang terdiri dari DPC ( Destination Point Code ) sebagai kode daerah tujuan, OPC (

Originating Point Code ) sebagai kode daerah tujuan yang digunakan untuk menentukan signaling link antar sentral. Signalig link yang sama ( SLS yang sama ) harus digunakan bila signal unit yang dikirim untuk setiap sirkit penghubung.

Circuit Identification Code ( CIC ) Berupa kode 8 bit yang di-registrasi sesuai dengan aturan yang ditetapkan sebelumnya bagi setiap sirkit yang ditentukan.

Message Type Code

Nomor type message yang dikodekan yang sesuai dengan yang disediakan untuk ISUP, seperti IAM (Initial Address Message), ACM (Address Complete Message), ANM (Answer Message), REL (Release), RLC (Release Complete) dan lain-lain.

2. ISDN User Part (ISUP)

Untuk melakukan konversi data report tersebut ke biner ada beberapa pokok

permasalahan yang harus diketahui, yaitu mengenai ISUP sebagai ISDN penyedia layanan CCS 7. 3. Basic ISUP Call Control

Gambar 3. Basic ISUP Signaling

Pembangunan Hubungan

Dalam melakukan suatu interaksi awal hubungan telepon SSP asal mentransmisikan IAM (1a) sebagai tindakan awal untuk memulai suatu hubungan dengan membangun sebuah jalur yang siap digunakan ( kondisi jalur dalam keadaan idle ) ke switch tujuan,

IAM yang dikirimkan berisikan kode DPC, OPC, CIC, dial digit serta nomor telepon pemanggil dan yang dipanggil. Dan IAM dari STP asal dikirimkan ke SSP tujuan (1b), ada beberapa jalur yang dapat dipergunakan sebagai alternative pilihan, jika jalur awal yang digunakan penuh ( busy ). Switch tujuan akan

memeriksa nomor yang dial dan akan mengirimkan ACM (2a) ke switch asal, yang ditandai dengan terdengarnya nada ditelepon pemanggil. STP merutekan ACM (2b) ke switch asal sebagai tanda jalur yang akan digunakan telah tersedia dan siap digunakan. Bila telepon yang dipanggil mengangkat teleponnya, maka nada akan hilang dan switch

tujuan akan mengirimkan ANM (3a) ke STP tujuan, STP tujuan akan meneruskan ANM ke SSP (3b) asal, dan perhitungan tagihanpun dimulai. Pemutusan Hubungan

Untuk pemutusan hubungan setelah selesai dilakukannya pembicaraan, Jika pihak pemanggil yang melakukan pemutusan

hubungan terlebih dahulu maka switch asal akan mengirimka REL (4a) guna membebaskan kembali jalur yang telah digunakan, dan STP asal akan meneruskan REL (4b) ke SSP tujuan. Apabila pihak yang dipanggil yang memutuskan hubungan terlebih dahulu atau jalur yang digunakan sedang sibuk, maka switch tujuan akan mengirimkan

REL ke swicth asal beserta informasi penyebab keluaran ( release cause ), misalnya release normal atau release sibuk.

Dengan menerima REL, switch tujuan memutuskan jalur yag digunakan dan mengembalikan jalur kekeadaan idle, dan metransmisikan RLC (5a) ke switch asal, dan

bila switch asal menerima RLC (5b) menandakan akhir dari hubungan, da


44

megembalikan jalur kedalam keadaan idle, bebas, siap digunakan untuk paggilan

berikutnya.

4. Message Format ISUP

Informasi ISUP dibawa dalam Signaling Information Field ( SIF ) pada MSU.

SIF berisi nomor octet yang integral dan berisi part-part fungsional seperti pada gambar berikut :

Gambar 4. Structure Message ISUP

5. Sistem Pembacaan Konversi Data

Seperti telah dijelaskan sebelumnya, data report yang akan dianalisa ini perlu

dirubah terlebih dahulu dari bilangan oktet kedalam bilangan biner dengan mengacu kepada referensi ITU-T .Data selain berisikan informasi message type juga dilengkapi dengan raw data yang berbentuk bilangan oktet. Raw data yang masih berbentuk oktet inilah yang akan dikonvert kedalam bilangan biner dengan pembacaan bilangan data dari kanan ke kiri.

Untuk masing-masing message type yang terdapat pada ISUP memiliki pola

penterjemahan yang berbeda dan mengandung arti serta pesan yang berbeda untuk setiap bit-bit yang ada sesuai dengan parameternya. Beberapa contoh message type yang disediakan oleh ISUP yang digunakan adalah IAM , ANM, ACM, REL, RLC dan masih banyak message type yang lainnya.

a. IAM ( Initial Address Message )

IAM dikirim dengan arah forward dari

switch asal ke switch tujuan, untuk memulai suatu hubungan dan mulainya dibangun jalur menuju telepon tujuan. Suatu IAM berisikan nomor pihak yang dipanggil dalam bentuk mandatory variable part dan bisa juga memiliki nomor pihak yang memanggil didalam bentuk optional part.

b. ACM ( Address Complete Message )

ACM adalah message yang dikirim dengan arah backward yang menandakan

bahwa seluruh sinyal address yang diperlukan untuk menyalurkan panggilan ke pihak yang dipanggil telah diterima.

c. ANM ( Answer Message )

ANM merupakan message yang dikirm

kearah backward menandakan bahwa panggilan telah dijawab oleh pelanggan yang dipanggil.

d. REL ( Release Message )

Suatu Pesanan Keluaran (REL) yang menunjukkan bahwa switch sedang dikeluarkan karena cause indicator. REL ini dikirim bila pihak yang memanggil atau pihak yang dipanggil memutuskan hubungan. REL juga dikirim dengan arah backward jika pihak yang dipanggil sibuk.

e. RLC ( Release Complete )

RLC dikirim dengan arah berlawanan dari REL untuk menyatakan keluaran akhir keseluruhan rangkaian switch dan tagihanpun mulai bekerja sebagaimana mestinya.


45

PEMBAHASAN

Seperti telah dijelaskan sebelumnya bahwa data yang akan dikonversikan adalah merupakan data primer yang diperoleh dari sentral, terlampir berikut ini :

Tabel 1. Contoh data telepon gagal

Data report ini merupakan informasi telepon gagal yang tidak sampai ke tujuannya ( terminating ). Dari data tersebut dapat dilihat TKGMN 20 sebagai nama trunk yang digunakan, Direction Outgoing, MDII None , DEN sebagai posisi jalur yang digunakan 1-1-1-42, Destination Point Code yaitu : 00761

sebagai daerah tujuan, dan Originating Point Code : 007611 sebagai daerah asal. START sebagai waktu dimulainya kejadian untuk membangun suatu hubungan, dan END sebagai akhir kegiatan tersebut. Berbagai pesan yang diperoleh dari fungsi parameter ISUP yang ada antara lain : IAM, ACM, REL, RLC, dan

masing-masing parameter tersebut berisikan baris data yang masih dalam bentuk bilangan oktet, yang akan dirubah kedalam bilangan biner dengan beracuan informasi yang ditetapkan oleh ITU-T Q.763.

Suatu komunikasi telepon dinyatakan berhasil (normal call) bila calling party dan called party dapat melakukan komunikasi. Secara sistematis dapat dilihat pada gambar berikut.

Bila sistem komunikasi tidak sesuai dengan diagram diatas atau salah satu dari

sentral jaringan tidak respon ( tidak terhubung ), maka akan terjadi telepon gagal. Dari hasil analisa IAM, ANM, REL dan SUS penyebab telepon gagal adalah:

1. Calling Party dan Called Party; yaitu

Unallocated Number Call Nomor yang dituju belum terdaftar, ataupun tidak dikenal oleh sentral penerima telepon tersebut.

User Busy Called party sedang terhubung dengan

terminal lain ketika calling party melakukan hubungan, seperti terlihat pada gambar.

Congesty Network Terminal transit yang digunakan untuk melakukan hubungan sedang sibuk atau sedang digunakan oleh jaringan yang lainnya, seperti terlihat pada gambar berikut.

2. Signaling System; yaitu

R2 dan CCS7 Sistem jaringan telepon di Pekanbaru menggunkan signaling : R2 dan CCS 7, yang memiliki perbedaan dalam penggunaan kanal.

+++PEKANBARU 01-07-05 09:57:10 XTERA 4148 #003388 M ORIGINATING COMMAND # = 003253.0159

REPT C7 SIGMN FINAL TKGMN 20-103 SIGTYPE ISUP7NAIL DPC:OPC:CIC 00761:07611:103 DIRECTION OG MDII NONE DEN=1-1-1-42 START 09:54:21 END 09:54:22

Dir MessageTag RCV:IAM H’1 SND: ACM H’2 RCV:REL H’3 SND: RLC H’4

Tag Raw Data H’01 H’07 0a f4 85 52 10 03 05 07 02 00 0a 01 20 10 H’01 H’03 1d 81 91 02 7d 04 03 27 58 25 72 18 13 03 H’01 H’00 a3 90 80 H’02 H’00 04 16 H’03 H’90 80 02 00 02

H’04 H’00

Sentral

Originating

Sentral

Transit

Originating

Sentral

Transit

Terminating

Sentral

Terminating

IAMIAM

IAM

ACM

ACMACM

RELREL

REL

RLCRLC

RLC

Dialing

Complete

Busy Tone

Gambar 6 User Busy

IAMIAM

IAM

ACMACM

ACM

CPG

CPGCPG

ANM

ANMANM

Sentral

Originating

Sentral

Transit

Originating

Sentral

Transit

TerminatingSentral

TerminatingDialing

Complete

Ringing

back tone

Ringing

off hook

Gambar 5. Hubungan yang berhasil


46

Bandwidth Penambahan jumalah bandwith berarti memperbesar jumlah message yang dapat dikirm, artinya range jumlah penelepon lebih banyak.

Solusi untuk mengatasi telepon gagal adalah:

1. Calling Party;

Perintah lain dari Called Party untuk

menelepon Bila pada saat terjadinya hubungan, terdengar informasi busy tone maka calling party ( A ) dapat menekan simbol lain ( misalnya * ) dan mengembalikkan posisi gagang pada tempatnya ( oh hook), hal tersebut menyebabkan telepon

pada called party ( B ) akan berbunyi secara otomatis setelah selesai melakukan komunikasi ( C ) dan langsung terhubung dengan calling party ( A )( tanpa sepengetahuan called party ( B ) ). Ketika calling party ( A ) mengangkat telepon, telepon called party ( B ) akan berbunyi ( tanpa harus menekan nomor telepon sebelumnya ), dan hubungan siap dimulai.

Calling Party terhubung ke Called Party

dengan # langsung

Calling party mengirim sinyal ke called party, bila called party tidak bisa mengangkat telepon,

calling party dapat melakukan penekanan simbol tambahan, misalnya tanda pagar ( # ), sehingga calling party langsung dapat berkomunikasi dengan called party, dimana called party tidak perlu mengangkat telepon lagi.

2. Called Party;

Tersedia Answering Machine Mesin yang berfungsi untuk menerima panggilan telepon untuk direcord dari calling party, mesin

ini sering disebut juga dengan telepon memo sebagai salah satu fitur telkom yang baru.

Display Calling party number Jenis telepon yang menggunakan layar monitor yang bisa merecord nomor calling party.

3. Penggunaan CCS7 pada seluruh jaringan. Perlunya penyerataan penggunaan CCS 7 untuk setiap sentral yang ada di seluruh Indonesia.

Dokumentasi Program Aplikasi Simulasi Konversi data :

Untuk meneterjemahkan data report telepon gagal yang diperoleh dari sentral dbuat suatu aplikasi software yang berbentuk simulasi untuk membantu pihak teknisi untuk melakukan konversi data. Aplikasi ini dibuat dengan menggunakan bahasa pemograman Delphi 5.

1. Konteks Diagram

Data CCS 7Report Telepon

Gagal

Sistem Konversi

Data

Ambil_data data_hsl

Gambar 9. Konteks Diagram Sistem

Sentral Sentral Sentral SentralKanal bicara dan

signaling Kanal bicara

Kanal signaling

SIstem Signaling R2 SIstem Signaling R2

Gambar 8 Perbedaan R2 dan CCS7

Sentral

Originating

Sentral

Transit

Originating

Sentral

Transit

Terminating

Sentral

Terminating

IAM

IAMIAM

REL

RELREL

RLCRLC

RLC

Dialing

Complete

Congestion

tone

Gambar 7 Kongesti Network


47

2. Data Flow Diagram

1

Load File

2

Parsing

3

Konvert

Data

4

Kalkulasi

Presentasi

5

Report

Data CCS7[ASCII]

Data CCS7 Data CCS7

Array

Data

Data

Data control

error

data_control

file hasil

data_hsl

File presentase

data_hsl

Report

data_hsl

Gambar 10. Data FlowDiagram Konvesi Data


Kesimpulan

Dari hasil penelitian ini dapat disimpulkan: 1. Terjemahan data report telepon gagal

mengindikasikan bahwa penyebab kegagalan berada pada signaling system CCS7 yang digunakan di wilayah Telkom Pekanbaru.

2. Telepon gagal yang ditemukan berasal dari Called party dan Signaling system yang

terdiri dari Unalocated Number, User Busy dan Congesty Network.

3. Sumber telepon gagal disebabkan dari beberapa transit yang dilalui dari sentral originating ke sentral terminating, dari sentral transit originating, dari sentral transit terminating atau sentral terminating

itu sendiri. 4. Solusi telpon gagal dapat dilakukan

dengan:

Untuk jaringan sentral transit, range bandwidth ditambah sehingga jumlah calling party tidak mengalami

congesty network

Penggunaan CCS 7 yang memiliki channel signaling sehingga tidak terjadi user busy

Database pelanggan di telkom

pekanbaru perlu di upgrade.

Saran

1. Pengguna telepon perlu memiliki fitur-fitur tambahan seperti display telepon,

answering machine ( telkom memo ) dan penekanan tombol tertentu pada mesin telepon yang memungkinkan tetap berkomunikasi tanpa harus mengangkat telepon.(kondisi telepon dalam keadaan on hook ).

2. Perlu adanya software penterjemah data report telepon gagal dalam sistem jaringan

di Telkom Pekanbaru 3. Kajian dan penelitian lanjut tentang

frekuensi penyebab telepon gagal yang terjadi pada suatu waktu seperti: congesty network, user busy, unallocated number dan hitungan presentase kejadiannya.

DAFTAR PUSTAKA

Andrew S. Tanenbaum 1997 ,Jaringan Komputer, Edisi Bahasa Indonesia Jilid 1 & 2 , Simon & Schuster (Asia) Pte. Ltd.

Diktat Perkuliahan Teknik Elektro, Signalling System 7.

Exctracted from ITU-T Rec. Q.763, 6 February 1998 , ISDN User Part Message Non Formal Document

ISDN User Part, telecom solution for next generation ne1,

http://www.pt.com/tutorials/ss7/isup.htmlhttp://www.pt.com/tutorials/ss7/isup.htmlISUP Part 1

ITU ( International Telecomunication Union ) Q.700-Q.800

Jayanto, 1999, Membuat Aplikasi Database dengan Delphi , PT.Elex Media Komputindo Gramedia, Jakarta.

McGraw Hill, 1995, Signaling System #7.

Taining Center, 5ESS-2000 Switch Signaling Trace, Lucent Technologies-TELKOM.

http://www.pt.com/tutorials/ss7/isup.html





48

PERANCANGAN PENANGKAL PETIR PADA GEDUNG

Fri Murdiya

Lab.Instalasi Listrik dan Bengkel Mekanik Teknik Elektro

Fakultas Teknik Universitas Riau

ABSTRAK Dalam perancangan penangkal petir pada gedung, ada beberapa syarat teknis yang perlu

diperhatikan seperti; zone proteksi penangkal petir, ukuran konduktor penyalur surja, Ground Potential Rise

(GPR), tegangan langkah dan tegangan sentuh yang diizinkan. Syarat-syarat teknis ini mendukung untuk

keselamatan fisik gedung dan manusia yang berada pada sistem penangkal petir ini. Tulisan ini mengulas

tentang perhitungan dari syarat-syarat teknis yang dapat digunakan sebagai acuan perancangan sistem

penangkal petir.

Kata kunci : zone proteksi, ukuran konduktor, tegangan langkah dan sentuh, Ground Potential Rise (GPR)

ABSTRACT

Protection of lightning on the building can be designed by considering some criterians such as ;

zone protection, step voltage and touch voltage have recommanded and Ground Potential Rise (GPR) and

size of conductor what used to inflow surge current to ground. All of them are calculated to prevent side of

building will be broken by stroke lightning, and safety of human arround the system protection. The paper is

giving the solving to designing the system protection of stroke lightning on the building.

Keywords : zone protection, step and touch voltage, Ground Potential Rise (GPR) and size of conductor

I. PENDAHULUAN

Sistem penangkal petir pada gedung

sangat perlu diperhatikan karena untuk menjaga keselamatan gedung itu sendiri. Pada gedung yang memiliki penangkal petir, perlu juga diperhatikan akibat dari aliran arus surja yang menyebabkan terjadinya tegangan langkah dan tegangan sentuh yang dapat

membahayakan manusia yang berada di sekitar sistem penangkal petir tersebut. Tegangan langkah dan tegangan sentuh yang sebenarnya terjadi harus lebih kecil dari tegangan langkah dan tegangan sentuh yang diizinkan berdasarkan standard IEEE 80-2000. Untuk mendapatkan tegangan langkah dan tegangan sentuh yang dizinkan

yang lebih besar, dapat dilakukan dengan penempatan granit pada lapisan pertama di atas permukaan tanah seperti terlihat pada Gambar 1.

Grid

Gambar 1. Model Sistem Pembumian dua lapis

Dalam perancangan sistem

penangkal petir ini meliputi perhitungan; zone proteksi penangkal petir, ukuran konduktor penyalur arus surja, tegangan

langkah dan tegangan sentuh yang diizinkan dan tegangan langkah dan tegangan sentuh yang sebenarnya terjadi serta Ground Potential Rise.(GPR).

BAHAN DAN METODE

Penyusunan artikel ini berdasarkan hasil studi tentang zone proteksi penangkal petir Razevig (1972), rumus-rumus tegangan

sentuh dan tegangan langkah menurut

Granit

Tanah


49

standard IEEE 80-2000 , Simplified Anaysis of Electrical Gradients Above a Ground Grid-I, Sverak,J.G (1984), Persyaratan Umum Instalasi Listrik 2000 (PUIL 2000)

dan Diktat Kuliah Pembumian Peralatan Sistem Tenaga,Usman Baafai (2003) dan Seasonal Influences on Safety of Substation Grounding System ,Jinliang He,etc (2003).

1. Zone proteksi

Istilah zona proteksi digunakan untuk menyatakan lingkup proteksi penangkal petir, yaitu seberapa banyak suatu daerah yang dapat dicakup oleh penangkal petir sehingga pada daerah tersebut memiliki kemungkinan

yang kecil untuk disambar petir. Posisi penangkal petir yang vertikal membuat tampak atasnya hanya berupa suatu titik, sehingga bila step leader mendekati penangkal petir dari daerah manapun akan mengalami reaksi yang sama (tanpa kondisi khusus).

Hal ini menggambarkan secara

umum bahwa perilaku penangkal petir dalam melindungi daerahnya cenderung untuk membentuk suatu lingkup volume dengan penangkal petir sebagai sumbu. Bidang dasar zona proteksinya merupakan suatu lingkaran dengan penangkal petir sebagai titik pusat. Oleh sebab itu, untuk menyatakan

kemampuan proteksi penangkal petir digunakan sebutan radius proteksi atau jari-jari proteksi; yaitu jarak terjauh dari pusat lingkaran yang masih dapat dilindungi penangkal petir.

h

0,2h

0,75h

1,5h

hx rx

2/3h

Razevig [1972], Kerucut Spesial

Gambar 2. Zone Proteksi Penangkal Petir Razevig

Sebagaimana terlihat pada Gambar 2. di atas, gambaran zona proteksi Razevig (1972) cukup lengkap dan dapat dinyatakan dengan persamaan berikut :

)1(......

1

6,1xt

t

x

x hh

h

hr

dimana : rx = Radius Proteksi hx = Tinggi maksimum objek yang

diproteksi ht = Tinggi total penangkal petir

Dari persamaan di atas, terlihat bahwa

menurut Razevig radius proteksi berobah-robah mengikuti perobahan tinggi benda yang diproteksi.

2. Ukuran Minimum Konduktor

Penentuan secara kuantitatif dari kenaikan temperatur,waktu yang singkat pada konduktor pembumian dapat diperoleh dari persamaan (Usman Baafai,2003) :

)2(....)(ln..

10.

0

0

4

kATK

TK

t

TCAPAI

m

m

rrs

Jika ukuran konduktor dalam circular mils maka persamaan menjadi :

)3(...)(ln..

10..10.0671,5

0

0

46 kA

TK

TK

t

TCAPAI

m

m

rrs

dimana : I = Arus (kA)

A = Penampang konduktor (mm2)

Tm = Temperatur Maksimum yang diizinkan (0C) Ta = Temperatur keliling (0C)

Tr = Temperatur referensi meterial konstan (0C)

0 = Koefisien panas tahanan jenis pada 00C

r = Koefisien panas tahanan jenis pada temperatur referensi Tr

r = Tahanan jenis konduktor pada temperatur

referensi Tr ( /cm2)

K0 = 1/ 0 atau (1/ r) pada temperatur referensi Tr

ts = Waktu arus mengalir (detik)

TCAP =Faktor kapasitas panas (J/cm3/0C)

Pemisalan berikut ini secara normal

digunakan untuk persamaan di atas yaitu :

Temperatur permukaan 400C

Konduktor dapat bertahan pada temperatur pada waktu singkat

Titik lebur tembaga 10830C

Temperatur yang diizinkan untuk sambungan pengelasan (thermoweld) 4500C

Temperatur yang diizinkan untuk

sambungan baut 2500C


50

Harga faktor kapasitas panas (TCAP) dari berbagai material dapat dilihat pada Tabel 1

berikut : Tabel 1. Konstanta Penghantar

Material Konduktivitas Faktor r K (1/0) Temperatur r @ 200 C

Faktor

TCAP

Harga

Efektif

Material (%) @ 200 C @ 200 C Lebur (0C) (/cm2) (J/cm3/0C)

Standard

Aneealed

Soft

Copper

Wire

100.0 0,00393 234 1083 1,7241 3,422

Commer

cial Hard

Drawn

Copper

Wire

97.0 0,00381 242 1084 1,7774 3,422

Copper

Clad

Steel

Core

Wire

40.0 0,00378 245 1084/1300 4,379 3,846

Copper

Clad

Steel

Core

Wire

30.0 0,00378 245 1084/1300 5,862 3,846

Commer

cial EC

Alumuni

um Wire

61.0 0,00403 228 657 2,862 2,555

Alumuni

um Alloy

Wire

5005

53.5 0,00353 263 660 3,2226 2,598

Alumuni

um Alloy

Wire

6201

52.5 0,00347 268 660 3,284 2,598

Alumuni

um Clad

Steel

Core

Wire

20.3 0,0036 258 660/1300 8,4805 2,67

Zinc

Coated

Steel

Core

8.5 0,0032 293 419/1300 20,1 3,931

Stainless

Steel No

304

2.4 0,0013 749 1400 72 4,032

3. Tahanan Grid Pembumian dan Ground Potential Rise (GPR)

Jenis tanah seperti; berpasir, berbatu, tanah liat dan lain-lain, mempengaruhi besarnya tahanan jenis. Berdasarkan

Persyaratan Umum Instalasi Listrik 2000 (PUIL 2000) seperti Tabel 2 berikut :

Tabel 2. Tahanan Jenis Tanah

Jenis Tanah Tahanan Jenis Tanah

(Ohm.m)

Tanah Rawa 30

Tanah Liat & Tanah Ladang 100

Pasir Basah 200

Kerikil Basah 500

Pasir dan Kerikil Kering 1000

Tanah Berbatu 3000

Granit * 15000

*.Tahanan jenis granit menurut Jinliang He dkk dalam jurnal “Seasonal Influences

on Safety of Substation Grounding System” 2003

Besarnya tahanan pembumian untuk

konduktor grid kurang dari 0,25 m menurut Laurent & Niemen adalah :

)4(.....4 LA

Re

dimana : L = Panjang total konduktor yang ditanam (m)

= Resitivitas tanah ( -m) A = Luas grid pembumian (m

2)

Untuk konduktor yang ditanam lebih besar dari 0,25m dan 2,5m ( 0,25m < h < 2,5m ) untuk itu dieprlukan koreksi dari kedalaman grid, digunakan pendekatan Sverak’s (1984) :

)5(....20

1

11

20

11

Ah

ALRg

Panjang total konduktor yang ditanam :

L = Lc + Lr (m) Dimana :

Lc = Panjang total konduktor grid (m) Lr = Panjang total batang pembumian (m) Arus surja yang melalui grid yang simetris dapat dinyatakan dengan persamaan berikut :

Ig = Sf ..If …… (6) dimana : Ig = Arus grid simetris (A) If = Arus gangguan surja simetris (A)

Sf = Faktor pembagi arus berhubungan dengan besaran arus gangguan dari bagian yang mengalir antara pembumian grid dan tanah sekitarnya.

Untuk arus grid maksimum dapat dilihat dari persamaan berikut :

IG = Cp Df Ig …… (7)


51

dimana : IG = Arus grid maksimum (A)

Df = Faktor untuk keseluruhan waktu dari

gangguan ts (det)

Cp = Proyeksi untuk perluasan pembumian, bila

tidak ada perluasan Cp = 1

Ig = Arus grid simetris (A)

Tabel 3. Harga Tipikal dari Df

Waktu

Ggangguan ts

(det)

Frekuensi

(60 Hz, AC )

Faktor

Penurunan

Df

0,008

0,1

0,25 0,5 atau

lebih

½

6

15 30 atau lebih

1,65

1,25

1,10 1,0

Ground Potential Rise (GPR) adalah gradien tegangan yang ditimbulkan pada permukaan sistem pembumian.

GPR yang terjadi pada permukaan tanah adalah :

GPR = IG . Rg …… (8) dimana : GPR = Ground Potential Rise (Volt) 4. Tegangan Langkah dan Tegangan

Sentuh

4.1 Tegangan sentuh dan tegangan langkah yang diizinkan

Tegangan sentuh adalah tegangan yang terdapat di antara tangan dan kaki seorang yang berdiri di atas tanah yang berjarak 1 m dari objek yang disentuh yang dialiri arus kesalahan ke tanah. Untuk tegangan sentuh yang diizinkan berdasarkan standard IEEE 80-2000 adalah :

s

sssentuht

CE116,0

.5,1100050

…. (9)

Tegangan langkah adalah tegangan

yang timbul antara dua kaki seorang yang berdiri dipermukaan tanah, dan di bawah tanah tersebut terdapat elektroda pembumian yang sedang dialiri arus kesalahan ke tanah. Tegangan langkah yang diizinkan berdasarkan standard IEEE 80-2000 adalah :

s

sslangkaht

CE116,0

.6100050

….

(10) dimana : Esentuh50 = Tegangan sentuh yang diizinkan

massa orang 50kg (Volt)

Elangkah50 = Tegangan sentuh yang diizinkan

untuk massa manusia 50kg (Volt)

Ρ = Tahanan jenis tanah ( -m)

s = Tahanan jenis material lapisan

pertama ( -m) hs = Ketebalan lapisan pertama (m)

ts = Lama arus mengalir dalam tubuh

manusia ( detik )

Cs = Faktor reduksi tahanan jenis

material lapisan pertama

09.02

109,0

1s

s

sh

C …… (11)

4.2 Tegangan sentuh atau tegangan mesh maksimum sebenarnya

Tegangan mesh merupakan salah satu bentuk tegangan sentuh. Tegangan mesh ini didefinisikan sebagai tegangan peralatan yang dibumikan terhadap tengah-tengah daerah yang dibentuk konduktor grid (center of mesh) selama terjadi aliran arus surja. Tegangan mesh ini menyatakan tegangan tertinggi yang mungkin timbul sebagai

tegangan sentuh yang dapat dijumpai dalam sistem pembumian, dan inilah yang diambil sebagai tegangan untuk perancangan yang aman. Tegangan mesh dapat dinyatakan dengan persamaan berikut (Usman Baafai,2003):

L

KKIE imG

m …… (12)

dimana :

)12(

8ln

4.8

2

.16ln

2

122

nK

K

d

h

dD

hD

dh

DK

h

iim

….

(13) Kii = 1 , untuk grid dengan batang

pembumian, atau grid dengan batang pembumian di sudut-sudut grid atau

seluruh daerah grid.

Kii =n

n/2

2

1 …. (14)

untuk grid tanpa batang pembumian, atau grid dengan hanya beberapa


52

batang pembumian tidak terletak di sudut.

Ki = 0,656 + 0,172n …… (15)

Kh =0

1h

h ….. (16)

ho = 1 m (kedalaman referensi dari grid)

D = Jarak antar konduktor paralel (m)

h = Kedalaman penanaman konduktor (m)

n = Jumlah paralel konduktor dalam satu arah

d = Diameter konduktor (m)

Untuk grid yang berbentuk empat persegi

panjang harga n menjadi : 21 nnn .Jika

Lc = panjang total konduktor grid dan Lr =

panjang total batang pembumian (grounding rod), maka :

Untuk grid dengan batang

pembumian terutama di sekeliling

pinggiran :

rc

imGm

LL

KKIE

15,1

….. (17)

Untuk grid tanpa batang pembumian,

atau hanya sedikit batang pembumian diletakan dalam grid tetapi jauh dari pinggir grid :

rc

imGm

LL

KKIE ….. (18)

4.3 Tegangan langkah maksimum sebenarnya

Tegangan langkah yang sebenarnya adalah perbedaan tegangan yang terdapat antara kedua kaki bila manusia berjalan di

atas sistem pembumian pada saat arus surja mengalir di grid pembumian. Tegangan langkah maksimum sebenarnya dapat dihitung dengan persamaan (Usman Baafai,2003):

L

KKIE isG

l …… (19)

Jika Lc = panjang total konduktor grid dan Lr = panjang total batang pembumian (grounding rod), maka :

1. Untuk grid dengan batang pembumian terutama di sekeliling pinggiran:

rc

imG

lLL

KKIE

15,1

….. (20)

2. Untuk grid tanpa batang pembumian,

atau hanya sedikit batang pembumian diletakan dalam grid tetapi jauh dari pinggir grid :

rc

imG

lLL

KKIE ….. (21)

Untuk penanaman dengan kedalaman 0,25m < h < 2,5m :

25,0111

2

11 n

sDhDh

K …

(22) dan untuk kedalaman kecil dari 0,25m :

WDhDh

Ks

11

2

11 ….. (23)

dimana :

1

1..........

4

1

3

1

2

1

nW ….. (24)

dan untuk n 6 :

42,0)1ln(12

1n

nW …. (25)

nKi 172,0656,0 …… (26)

Bila harga n1 dan n2 adalah jumlah konduktor

pada tiap arah, harga n yang digunakan untuk menentukan tegangan langkah pada faktor Ks dan Ki hendaknya digunakan harga yang maksimum dari n1 dan n2.


Suatu rancangan dengan menggunakan penangkal petir Lightning

Mast dengan data-data sebagai berikut : Arus Surja (If) : 40 kA Waktu gangguan (ts) : 0,008 detik Faktor pembagi arus (Sf) : 0,6

Resistivitas tanah ( ) : 30 -m

Resistivitas granit ( ) : 15000 Ω-m Tebal dipermukaan (hs) : 0,01 m Dalam penanaman grid pembumian (h):1m Luas pembumian yang tersedia (A) :(25x25)

m Tinggi gedung : 20m Sisi Samping gedung : 30m Sisi Depan gedung : 30m 1. Penentuan Radius Proteksi


53

Radius proteksi (rx) minimum besar atau sama dengan setengah diagonal gedung.

m

diagonalrx

21,212

3030

2

22

Tinggi

Lightning Mast

=

Tinggi Total

Lightning Mast =

Tinggi

Gedung

Dari persamaan (1) didapatkan tinggi total

Lightning Mast (ht) adalah :

.2020

1

6,121,21 t

t

h

h

dengan menggunakan metode coba-coba, maka didapatkan ht = 40 m. Jadi tinggi

Lightning Mast adalah = 40-20=20m. Dengan cara yang sama maka didapatkan radius proteksi untuk beberapa ketinggian Lightning Mast seperti yang terlihat pada Tabel 4. Tabel 4. Radius Proteksi untuk Beberapa

Ketinggian Lightning Mast

Tinggi

L.Mast

(m)

Radius

Proteksi

(m)

1.5 1.24

2 1.68

5 4.44

10 9.6

20 21.33

2. Ukuran Minimum Konduktor

Penyalur Arus Surja

Dari persamaan (2) dan Tabel 1, dipilih konduktor Commercial Hard Drawn Copper.Maka didapatkan ukuran minimum konduktor adalah :

2

4

79,12

1084242

1084242ln

7774,1.00381,0.008,0

10.422,3

40

mm

kAA

dengan diameter konduktor adalah 4,04 mm atau 0,00404 m. Mengingat untuk kekuatan

mekanis dan keperluan pengerasan maka diameter konduktor dilih 0,0045m. 3. Tegangan Langkah dan Tegangan

Sentuh yang diizinkan

Tegangan langkah dan tegangan sentuh yang dizinkan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (9),(10) dan (11).

18,009.001,0.2

15000

30109,0

1sC

Tegangan langkah yang diizinkan adalah :

VElangkah 2,22710008,0

116,015000.18,0.6100050

Tegangan sentuh yang diizinkan adalah :

VEsentuh 2,6650008,0

116,015000.18,0.5,1100050

Dengan cara yang sama didapatkan tegangan

langkah dan tegangan sentuh yang diizinkan untuk tahanan jenis tanah yang berbeda seperti yang terlihat pada Tabel 5.

Tabel 5. Nilai Tegangan Langkah dan Sentuh

yang diizinkan untuk Tahanan Jenis Tanah yang

berbeda.

Ρ

(Ω.m)

Tegangan

Langkah

(Volt)

Tegangan

Sentuh

(Volt)

10 22582.9 6618.4

30 22710.2 6650.2

80 23028.6 6729.8

100 23155.9 6761.7

200 23792.6 6920.8

4. Rancangan Awal Grid Pembumian

Misalkan denah awal grid 20mx20m seperti yang terlihat pada Gambar 5.

Gambar 5. Rancangan Awal Grid Pembumian

Jarak antar batang konduktor yang paralel (D)=2m, kedalaman konduktor ditanam(h)=-

20m

20m


54

0,5m dan tidak ada batang pembumian.Total panjang konduktor yang ditanam adalah : L=2x11x20=440m.

5. Tahanan Grid Pembumian

Dengan menggunakan persamaan (5)d, dimana L=440m dan A=20x20=400m2, maka diperoleh :

68,0

440

20.11

11

400.20

1

440

130gR

6. Arus Grid Maksimum dan Ground Potential Rise(GPR)

Arus grid maksimum IG untuk harga Df=1,0 dan Sf=0,6, maka : IG = (0,6)(1)(40000A) =39600 A Dan Gradien Potential rise (GPR) nya adalah: GPR = (39600 A)(0,68Ω)=26837 V

7. Tegangan Mesh yang sebenarnya

Dari persamaan (12) didapat tegangan mesh :

VEm 4,6410440

548,2.9318,0.39600.30

dengan harga Km=0,9318, Kii=0,57 dan Ki=2,548 yang didapatkan dari persamaan (13),(14),(15) dan (16).

8. Tegangan Langkah yang sebenarnya

Dari persmaan (19), tegangan langkah yang sebenarnya dapat diperoleh :

VEl 6,4158440

548,2.6044,0.39600.30

dengan harga Ks=0,6044 dan Ki=2,548 yang didapatkan dari persamaan (22) dan (26). Dengan cara yang sama maka didapat Ground Potential Rise(GPR), tegangan langkah dan sentuh yang sebenarnya terjadi untuk tahanan jenis tanah yang berbeda, dimana; h = 1m, d=0,0045m, Df =1,65,

Sf=0,6 dan If = 40000 Ampere seperti yang terlihat pada Tabel 6.

Tabel 6. Nilai GPR, Tegangan Langkah dan

Tegangan Sentuh yang sebenarnya untuk Tahanan

jenis yang berbeda

Ρ

(Ωm)

A

(m2)

L

(m)

D

(m)

GPR

(Volt)

Teg.

Sentuh

(Volt)

Teg.

Langkah

(Volt)

10 400 200 5 10026 4613 908.7

30 400 440 2 26837 4985.5 2917.7

80 900 960 2 47462 5883.4 4773

100 900 1260 1.5 58346 5341.4 6689.2

200 961 1984 1 111045 6549.8 15654.7

PEMBAHASAN

Dari Tabel 4. dapat dilihat,untuk

Lightning Mast dengan tinggi 20m dengan jumlah satu batang dapat melindungi gedung dari bahaya sambaran petir. Dan dapat juga dirancang dengan menggunakan konfigurasi beberapa Lightning Mast dengan ukuran yang lebih pendek, dengan syarat zone proteksi gedung terpenuhi.

Perbandingan antara Tabel 5. dan Tabel 6. menunjukan Ground Potential Rise(GPR) untuk berbagai tahanan jenis

tanah lebih besar dari pada tegangan langkah dan sentuh yang diizinkan. Sehingga untuk memenuhi persyaratan tersebut, dapat dilihat dari tegangan langkah dan sentuh yang sebenarnya terjadi lebih kecil dari tegangan langkah dan sentuh yang diizinkan. Tegangan langkah dan sentuh yang sebenarnya yang

dapat memenuhi persyaratan, diperoleh dengan merobah rancangan grid pembumian, seperti; luas daerah grid pembumian (A),panjang total konduktor grid (L) dan jarak antar konduktor paralel (D).

KESIMPULAN

Dari hasil rancangan dapat dilihat,

semakin tinggi Lightning Mast yang dipasang maka radius proteksinya semakin besar. Untuk mendapatkan tegangan langkah dan sentuh yang sebenarnya yang dikategorikan memenuhi persyaratan, dapat diperoleh dengan merobah rancangan grid pembumian seperti; luas daerah grid pembumian

(A),panjang total konduktor grid (L) dan


55

jarak antar konduktor paralel (D) yang mana satu samalainnya saling berkaitan.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim, 2000, “IEEE Guide for Safety In AC Subtation Grounding”. ANSI/IEEE Std. 80-2000,New York

Anonim, 2000,”Persyaratan Umum Instalasi Listrik 2000 (PUIL 2000)”, Jakarta.

Jinliang He, Rong Zeng, Yangqin Gao,

Youping Tu,Weimin Sun, JunZou and

ZhichengGuan,July 2003,“Seasonal Influences on Safety of Substation Grounding System”, 2003 IEEE Trans. On Power Delivery. Vol. 18. no.3.

Razevig,D.V.Prof,1979,“HighVoltageEngineering”, Khanna Publishers,2-B Nath Market, New Delhi-6.

Sverak,J.G, January 1984,” Simplified

Anaysis of Electrical Gradients Above a Ground Grid-I”,IEEE Trans. Power Appar.& System, vol.103, no.1.

Usman Baafai ,Dr.Ir.Dipl.Ing, 2003 ” Diktat Kuliah Pembumian Peralatan Sistem Tenaga”, Medan.


56

ANALISIS PENGGUNAAN PWM INVERTER VARIABEL

FREKUENSI PADA PENGATURAN KECEPATAN MOTOR INDUKSI DENGAN

KONTROL REGULASI KECEPATAN LUP TERTUTUP

Amir Hamzah

Jurusan Teknik Elektro Universitas Riau

ABSTRAK

Penggunaan motor induksi sebagai penggerak mekanis sangat umum digunakan. Penambahan

beban pada motor induksi mengakibatkan kecepatan motor induksi akan berkurang. Untuk mengatasi

masalah ini, digunakan inverter modulasi lebar pulsa dengan kontrol lup tertutup untuk memperkecil

perubahan kecepatan motor induksi, sehingga regulasi kecepatan motor induksi semakin kecil. Dalam

permasalahan ini akan diteliti hubungan antara perubahan beban atau torsi motor dengan kecepatan motor.

Kemudian akan diteliti juga hubungan antara kecepatan motor dengan peningkatan frekuensi sumber motor

induksi. Inverter digunakan sebagai pengaturan kecepatan motor induksi dengan mengatur frekuensi sumber

ke motor. Dalam penelitian ini digunakan PWM inverter dengan kontrol lup tertutup terhadap perubahan

kecepatan motor induksi. Dengan menggunakan PWM inverter dengan kontrol regulasi lup tertutup dapat

memperkecil regulasi kecepatan motor induksi, sehingga motor induksi dapat berputar dengan kecepatan

yang diinginkan.

Kata Kunci: motor induksi, PWM inverter, kontrol lup tertutup, regulasi

ABSTRACT

Utilizing of induction motor for mechanic driven are common use. But with increasing the load,

speed of inductoin motor will be decrease. For solved this problem, used pulse width modulation (PWM)

inverter with close-loop control for reduce change of speed the induction motor, until speed iduction motor

regulation is smaller. In this problem will be research related about changge of the load or torque motor

with the speed of motor. Then related about the speed of motor with increase of induction motor frequency.

Inverter is used for control the speed of induction motor with control source frequency. In this research is

used PWM inverter with close-loop control to change of speed the induction motor. Utilazing PWM inverter

with close-loop control regulation will be reduce the speed of induction motor regulation, then induction

motor can rotate with desire.

Keywords: induction motor, PWM inverter, close-loop control, regulation

PENDAHULUAN

Motor induksi tiga phasa sering dipergunakan untuk menggerakkan beban-beban tetap. Motor induksi tidak banyak diterapkan pada keadaan dimana pengubahan atau pengaturan kecepatan yang luas dan teliti diperlukan. Tetapi dengan adanya semikonduktor daya, semuanya menjadi

berubah. Penggerak motor variabel frekuensi dapat dipergunakan untuk memungkinkan penggunaan motor induksi dalam keadaan berbagai pengaturan kecepatan. Salah satu

cara mengubah kecepatan suatu motor induksi adalah dengan cara mengubah frekuensi sumber.

Permasalahan yang ingin diteliti disini adalah bagaimana merancang sebuah kontrol pengaturan kecepatan motor induksi.

Pada saat motor induksi diberi beban dan beban terus bertambah, dalam hubungan dengan motor bahwa torsi semakin besar kecepatan akan berkurang.

Untuk mengatasi masalah ini, digunakan inverter modulasi lebar pulsa (PWM inverter) dengan kontrol lup tertutup,

untuk memperkecil perubahan kecepatan


57

motor sehingga regulasi kecepatan motor akan menjadi kecil.

Kecepatan motor induksi dapat diubah dengan mengubah frekuensi suplai. Tetapi pada saat frekuensi naik, fluks celah udara mesin akan jatuh. Ini akan menyebabkan turunnya kemampuan peningkatan torsi motor. Fluks tersebut dapat dijaga konstan jika perubahan tegangan seimbang dengan perubahan frekuensi.

Gambar 1 memperlihatkan hubungan tegangan – frekuensi motor.

V (pu)

f (pu)1,0 2,5

Arus Jangkar

(rating)

Kurva Torsi

Daya Konstan

(rating)

Torsi Konstan

(rating)

Kompensasi

Resistansi Stator

1,0

0

Gambar 1. Hubungan tegangan dan frekuensi motor

Dibawah frekuensi dasar (1,0 pu) fluks celah udara menjadi konstan dengan

rasio V/f juga konstan, yang mana kemampuan torsi juga konstan. Pada frekuensi yang sangat rendah, resistansi stator lebih dominan dibanding induktansi bocor, mengakibatkan diperlukan tegangan lebih untuk mengkompensasi efek ini. Pada frekuensi dasar, tegangan

penuh motor stabil dan tetap pada frekuensi diatasnya. Sedangkan torsi menurun karena rugi-rugi dari fluks celah udara dan motor beroperasi dengan daya konstan. Motor Induksi

Rangkaian ekivalen per-phasa motor induksi dapat dilihat pada gambar 2, dimana:

RS = Resistansi efektif stator XSl = Resistansi bocor stator X’rl = Resistansi bocor rotor US = Tegangan terminal stator R’r = Resistansi efektif rotor XM = Reaktansi magnetisasi

Rs jXsl jX’rl R’r/s

jXm

mrs III '

sU

sI rI '

Gambar 2. Rangkaian ekivalen motor induksi per-phasa

Persamaan fluks bersama stator dan rotor adalah sebagai berikut:

rgmsgssg iLiL (1)

rgmrgrrg iLiL (2)

dimana: msls LLL dan mrlr LLL

Dengan referensi ωg = ω1, persamaan tegangan motor induksi adalah sebagai berikut:

ssss jIRU 1 (3)

rrr

rrrr

jsIR

jIR

1

1 )(0 (4)

dimana s adalah slip, 1

1 )( rs

Dari persamaan (1) dan (2), serta persamaan (3) dan (4), fluks bersama dapat dirumuskan sebagai berikut:

rmsss ILIL (5)

smrrr ILIL (6)

Bila induktansi stator dan rotor diperhitungkan ke induktansi bocor dan magnetisasi, persamaan (5) dan (6) dapat

ditulis sebagai berikut:

)'( rsMssls IILIL (7)

)'('' rsMrrlr IILIL (8)

Lsl = induktansi bocor stator L’rl = induktansi bocor rotor Lm = induktansi magnetisasi

Jika motor induksi beroperasi dengan tegangan stator dari berbagai frekuensi konstan, f1 = cfR maka persamaan (3), (4), (7) dan (8), dengan menggunakan kuantitas rotor patokan dan dengan menggunakan ω1 dengan cω1 didapat persamaan:


58

rsMsslsss IIXIXjcIRU ''

(9)

rsMrrlrr IIXIXjcI

s

R''''0 (10)

Rf

fc 1 = rasio frekuensi

fR = frekuensi dasar stator f1 = frekuensi operasi stator Karakteristik Torsi dan Kecepatan

Rangkaian ekivalen dari gambar 5 dapat digunakan untuk memperoleh torsi

elektromagnetik dalam keadaan seimbang dari motor induksi. Hubungan rugi-rugi rotor dengan torsi elektromagnetic dan daya celah udara adalah sebagai berikut:

gapree

m echgaprrr

sPTsT

PPRIP

11

2

''3 (11)

maka diperoleh torsi electromagnetic:

1

2''3

s

RIT

rr

e (12)

dimana:

rlslrs

sr

XXjsRR

UI

'/'' (13)

Karakteristik torsi – kecepatan dari motor

induksi dalam operasi variable frekuensi jika f1 = cfR dapat dilihat pada gambar 4.

Te

n

f' < f1 f1 f'’ > f1

n'1

n1

n'’1

Gambar 4. Kurva karakteristik Te - n

BAHAN DAN METODE

Metode yang dilakukan dalam penelitian ini adalah pertama melakukan analisis perubahan torsi dan kecepatan motor induksi dengan melakukan perubahan nilai

frekuensi secara teoritis. Kedua pembuatan alat PWM inverter untuk digunakan pada pengujian motor induksi dan melakukan pengujian perubahan frekuensi suplai terhadap motor induksi dalam hal ini dilakukan pengujian terhadap motor induksi dengan memberikan perubahan frekuensi

suplai dan beban. Penelitian ini dilakukan di lab mesin-mesin listrik UNRI. PWM Inverter

Pada penelitian ini digunakan IC LSI untuk mengatasi masalah tersebut. Diagram dari sistem regulasi kecepatan motor induksi

diperlihatkan pada gambar 5.

R YB

M

3 ~

PWM-IC

L

N

mains

CONTROLspeed

+

_

VCb

Im

Gambar 5. Diagram regulasi motor dengan kontrol masukan

Pada bagian PWM, menghasilkan tiga pasang pengisian dari output gelombang penggerak, yang menghasilkan output tiga phasa simetris (1200). Bentuk gelombang

PWM menggunakan modulasi double-edge dapat dilihat pada gambar 6

carrier

Modulasi

double-edge

00 1 2 3 4 5 6

Gambar 6. Bentuk gelombang PWM


59

Perbedaan tegangan rata-rata antara dua dari tiga phasa output bervariasi dalam bentuk

sinusoidal. Sebagai ilustrasi dapat dilihat pada gambar 7 sinusoidal PWM.

Gambar 7. Bentuk gelombang sinusoidal PWM


Dalam penelitian ini data-data dan parameter-parameter motor induksi yang digunakan adalah sebagai berikut: Data motor

P = 1100 Watt f = 50 Hz n = 2800 rpm Cos φ = 0,8 P = 2 kutub Parameter motor

Rs = 6,3 Ω Rc = 41,136 Ω R’r = 7,540 Ω Xsl = 6,103 Ω X’rl = 6,103 Ω Xm = 102,587 Ω Adapun perhitungan yang digunakan

untuk menganalisis masalah ini adalah untuk menghitung kecepatan dan slip motor induksi yang diberi beban secara bertahap dengan menggunakan persamaan (12) dan (13). Penelitian ini melakukan pengujian unjuk kerja dari regulasi kecepatan motor induksi dengan kontrol lup tertutup. Pengujian ini

meliputi pengamatan terhadap perubahan kecepata motor induksi yang diberi beban secara bertahap dan pengamatan frekuensi masukan ke motor induksi. Dari hasil analisis yang meliputi perubahan kecepatan terhadap perubahan torsi dengan berbagai frekuensi diperoleh hasil pengujian sebagai berikut:

Tabel 1 Hasil pengujian motor induksi pada

frekuensi kerja 50 Hz.

T (N.m) f (Hz) n (rpm) s (slip)

0.3 50 2920 0.02667

0.5 50 2915 0.02833

1 50 2910 0.03000

1.5 50 2900 0.03333

2 50 2880 0.04000

2.5 50 2860 0.04667

3 50 2840 0.05333

3.5 50 2820 0.06000

4 50 2650 0.08000

4.5 50 2650 0.11667




0.3 55 3220 0.02424

0.5 55 3210 0.02727

1 55 3200 0.03030

1.5 55 3180 0.03636

2 55 3150 0.04545

2.5 55 3100 0.06061

3 55 3050 0.07576

3.5 55 2980 0.09697

4 55 2850 0.13636

4.5 55 2650 0.19697




0.3 45 2650 0.01852

0.5 45 2610 0.03333

1 45 2600 0.03704

1.5 45 2580 0.04444

2 45 2540 0.05926

2.5 45 2500 0.07407

3 45 2460 0.08889

3.5 45 2400 0.11111

4 45 2330 0.13704

4.5 45 2230 0.17407

Hasil analisa yang kedua meliputi perubahan kecepatan terhadap perubahan torsi dengan keadaan berbagai frekuensi dengan menggunakan kontrol lup tertutup diperoleh hasil pengujian sebagai berikut:


60


frekuensi dasar 50 Hz


0.3 50 2950 0.01667

0.5 50.1 2940 0.02000

1 50.3 2925 0.02500

1.5 50.5 2910 0.03000

2 50.7 2900 0.03333

2.5 51.1 2890 0.03667

3 51.5 2880 0.04000

3.5 52.1 2840 0.05333

4 53.1 2750 0.08333

4.5 54.1 2700 0.10000




0.3 55 3220 0.02424

0.5 55.1 3215 0.02576

1 55.2 3210 0.02727

1.5 55.5 3200 0.03030

2 55.8 3170 0.03939

2.5 56.2 3140 0.04848

3 56.7 3100 0.06061

3.5 57.3 3055 0.07424

4 58.1 3000 0.09091

4.5 59.2 2950 0.10606




0.3 45 2650 0.01852

0.5 45.1 2630 0.02593

1 45.2 2610 0.03333

1.5 45.5 2600 0.03704

2 45.7 2590 0.04074

2.5 46.1 2570 0.04815

3 46.5 2540 0.05926

3.5 46.9 2500 0.07404

4 47.6 2470 0.08519

4.5 48.0 2460 0.08889

Dari hasil pengatan dari tabel diatas dan dari gambar 8 kurva karakteristik pada kecepatan motor induksi sebelum diberi kontrol regulasi kecepatan lup tertutup, kecepatan motor induksi mengalami penurunan kecepatan yang besar.

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

2600 2650 2700 2750 2800 2850 2900 2950 3000

n (rpm)

T (

N.m

)

Tanpa kontrol regulasi

kecepatan

Dengan kontrol regulasi

kecepatan

(a)

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

2500 2700 2900 3100 3300

n (rpm)

T (

N.m

)

Tanpa kontrol regulasi

kecepatan

Dengan kontrol regulasi

kecepatan

(b)

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

2200 2300 2400 2500 2600 2700

n (rpm)

T (

N.m

)

Tanpa Kontrol Regulasi

Kecepatan

Dengan Kontrol Regulasi

Kecepatan

(c)

Gambar 8 Kurva karakteristik torsi –

kecepatan (a) pada f = 50 Hz, (b) pada f = 55 Hz, (c) pada f = 45 Hz.


Kesimpulan

1. Dengan menggunakan kontrol regulasi kecepatan lup tertutup, regulasi kecepatan motor induksi akan semakin kecil, dengan demikian motor induksi tidak mengalami

perubahan kecepatan yang besar. Hal ini disebabkan bila motor induksi mengalami penurunan kecepatan maka frekuensi suplai akan dinaikkan sehingga kecepatan motor akan kembali meningkat.

2. Dari hasil pengamatan pada perubahan kecepatan motor induksi yang dilengkapi dengan kontrol regulasi kecepatan lup

tertutup adalah dapat menekan penurunan kecepatan motor induksi akibat dari penambahan beban yang diberikan kepada motor induksi.


61

Saran

Penggunaan PWM inverter dengan

kontrol lup tertutup adalah merupakan pengaturan regulasi kecepatan motor induksi yang sangat tepat dipergunakan pada industri-industri yang memerlukan pengaturan regulasi kecepatan yang kecil. UCAPAN TERIMA KASIH

Terima kasih penulis ucapkan kepada rekan-rekan staf pengajar di program studi teknik elektro Universitas Riau yang membantu

dalam pelaksanaan penelitian. Disamping itu juga kepada pihak penerbit jurnal yang telah menerbitkan hasil penelitian penulis. DAFTAR PUSTAKA

Abbas, M. and Novitny, D, !982 “The

Stator Voltage-Controlled Current Source Inverter Induction Motor Drive”, IEEE Transaction on Industrial Applications. Anonim, 1999, “Variable Frequency Speed Control”, DL 2309a1 De Lorenzo Italy. Krause, P. C, !986 “Analysis of Electrical

Machinery”, McGraw-Hill, New York. Lander W. Cycil, 1993, “Power Electronics”, Third Edition, Mc Graw Hill Book Company, England. Peter Vas, 1996, “Electrical Machines and

Drives, A Space-Vector Theory Approach” Oxford University Press Inc, New York, Reprinted.


62

OPTIMASI PEMBANGKIT TERMAL MENGGUNAKAN

METODA DYNAMIC PROGRAMMING

Dian Yayan Sukma

Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Riau [email protected]

ABSTRAK Ada dua kendala utama yang harus diperhatikan dalam pembangkitan energi listrik, yaitu

pengoperasian pusat tenaga listrik dan biaya bahan bakar pada pembangkit termal yang merupakan biaya

terbesar. Metoda dynamic programming merupakan salah satu metoda optimasi pembangkit termal yang

dapat digunakan untuk mengatasi kendala tersebut. Pada metoda ini penjadwalan unit-unit pembangkit

termal dilakukan dengan memilih state yang berisi kombinasi unit-unit pembangkit termal yang mungkin.

Selanjutnya menentukan daya optimal dengan biaya pembangkitan ekonomis dari setiap state yang mungkin.

State dengan biaya pembangkitan paling ekonomis dipilih sebagai pembangkitan daya ekonomis. Optimasi pembangkitan termal menggunakan metoda Dynamic Programming lebih sederhana dan

cepat. Dari hasil pengujian terhadap data rencana operasi harian pembangkitan termal sistem Sumbar-Riau

selama satu minggu didapatkan penghematan sebesar Rp. 844.222.566,70.

Kata kunci : Lagrange, Program Dinamis

ABSTRACT There are two principal constraints in the electric power generation. They are electric power centre

operation and thermal generation fuel cost that is the most expensive cost. Dynamic programming method is

one of thermal generation optimize method. At this method, unit commitment be done with choose feasible

states. The state which the most economical fuel cost is chosen as economic dispatch.

The thermal generation optimize use dynamic programming method is more simple and faster. From

the testing result at thermal generation daily operation planning dates of Sumbar-Riau system for a week is

gotten economics as much as Rp. 844.222.566,70.

Key words : Dynamic Programming, Lagrange.

PENDAHULUAN

Operasi sistem tenaga listrik umumnya terdiri dari beberapa pusat tenaga listrik. Dalam pengoperasiannya untuk memenuhi kebutuhan beban selalu diupayakan agar jumlah daya pembangkitan

menjadi ekonomis (masalah ini diutamakan untuk pembangkit termal).

Gambar 1 : i unit termal yang dioperasikan untuk melayani

beban PT

Untuk menyuplai beban sebesar PT (gambar 1) harus dicari besar P1, P2, ..., Pi agar biaya pembangkitan total F1(P1) + F2(P2) + ... + Fi(Pi) menjadi seminimal mungkin.

Pengaturan daya keluaran (MW) dari generator sangat tergantung kepada putaran dari rotor yang seporos dengan turbin. Pada pembangkit listrik tenaga termal, dengan naik-turunnya beban berarti harus diikuti dengan pengaturan besar - kecilnya energi yang masuk kedalam turbin. Sebagai

masukan (input) adalah bahan bakar dan keluarannya (output) adalah daya listrik. Operasi Ekonomi Sistem Tenaga Listrik

Pengoperasian sistem tenaga listrik, dalam memenuhi kebutuhan beban selalu diupayakan dengan biaya operasi yang

ekonomis, yang lebih dikenal dengan economic dispatch (pembangkitan daya ekonomis).

1

2

i

loadP

P1

Pi

P2

Fi

F1

F2

mailto:[email protected]


63

Secara matematik, masalah economic dispacth dinyatakan sebagai suatu fungsi

objektif FT, dimana FT adalah biaya total untuk total daya yang dikeluarkan oleh unit-unit pembangkit. Untuk meminimalkan fungsi FT ini dibatasi oleh pembatasan jumlah daya yang dibangkitkan harus sama dengan daya beban dimana rugi-rugi transmisi diabaikan dalam perhitungan. Perumusan masalah economic dispatch pada pembangkit

termal dimulai dengan mendefinisikan : FT = F1(P1) + F2(P2) + ..+ Fn(Pn)

FT = N

iii

PF1

)( Rp/jam (1)

= 0 = Pload -N

1ii

P (MW) (2)

dimana :

FT : biaya total dari daya total yang dibangkitkan (Rp/jam) : selisih daya beban dengan daya dari

unit-unit pembangkit (MW) Pload : daya beban (MW)

N

1i

iP : daya unit pembangkit dari i…N (MW)

Adanya fungsi sebagai pembatasan daya

pada masalah optimasi pembangkit termal dapat diselesaikan dengan melibatkan fungsi Lagrange. Dimana fungsi Lagrange adalah fungsi yang dibentuk dengan menambahkan fungsi kendala (pers(1)) ke fungsi objektif (pers(2)) setelah terlebih dahulu dikalikan

dengan pengali Lagrange yang tidak ditentukan nilainya,

L λ FT

LN

1iii )P(F +

N

1iiload PP (3)

dimana :

λ : pengali Lagrange (Rp/MWh)

Karena fungsi Lagrange diatas harus

memenuhi ketidaksamaan dari batas daya

unit pembangkit, maxmini

Pi

Pi

P maka

fungsi Lagrange harus ditambahkan dengan variabel kendala lain sehingga diperoleh hasil daya yang optimum. (misal ada 2 fungsi dari unit pembangkit) :

L F1(P1)+F2(P2) +

),( λ111

121load0 SPgλPPP

),()(λ323

32,

12

2 SPgλSPg

),(424

4 SPgλ (4)

dimana :

0λ = λ : pengali Lagrange untuk fungsi

awal

1λ ,.., 4λ : pengali Lagrange untuk fungsi –

fungsi tambahan

iP : daya maksimum dari unit i (MW)

iP : daya minimum dari unit i (MW)

2iS : variabel tambahan

Maka fungsi Lagrange menjadi :

L= F1(P1)+F2(P2)

+ 2

111 121load0 SPPλPPP λ

2

211 2 SPPλ 2

322 3 SPPλ

2

422 4 SPPλ (5)

Fungsi Lagrange yang telah ditambah variabelnya tersebut kemudian diturunkan

terhadap sukunya, yakni 0L .

4

2

1

L

.

PL

PL

L (6)

Untuk memperoleh penyelesaian dari fungsi

matrik L diatas, terlebih dahulu harus

dicari matrik Jacobian dari fungsi matrik L

yang diperoleh dari turunan kedua dari fungsi Lagrange yang dikenal dengan matrik Hessian (H).

[H] = ( L )

Selanjutnya dicari nilai delta dari masing-masing suku pada fungsi dengan mengalikan

matrik invers dari [H] dengan matrik [- L ].

4

1

2

1

.

S

P

P

= Hinv L (7)

Dengan menambahkan nilai delta tersebut pada nilai terkaan awal dari suku-suku tersebut, maka diperoleh nilai-nilai dari P1,

P2,…., 4

Pi = Pi0 + iP , i

0

ii

Untuk mendapatkan nilai sesungguhnya dari suku-suku diatas dilakukan proses iterasi


64

(menggunakan metoda Newton-Rhapson) yang dibatasi oleh nilai mutlak dari turunan

pertama fungsi Lagrange atau L 0 .

Apabila syarat yang ditentukan ini telah terpenuhi maka proses iterasi harus dihentikan karena pada kondisi tersebut nilai

dari suku-suku yang dicari sudah mendekati nilai yang sesungguhnya.

Metoda Dynamic Programming

Dynamic programming merupakan suatu

metoda untuk mencari pilihan yang optimum diantara alternatif yang bisa ditempuh.

Dalam langkah pengoperasian unit pembangkit yang digunakan akan dilakukan dengan prioritas dari unit pembangkit. Untuk 3 buah unit pembangkit maka akan ada kombinasi prioritas sebagai berikut :

Prioritas 1unit Prioritas 1unit+prioritas 2unit Prioritas 1unit+prioritas 2unit+prioritas 3unit

State yang mungkin dipakai adalah apabila unit-unit yang diaktifkan bisa menyuplai beban yang dibutuhkan dan memenuhi jumlah kapasitas minimumnya pada tiap periode. Jika dalam sistem terdapat n unit pembangkit termal yang siap beroperasi maka formasi optimasi biaya bahan bakar dengan metoda

Dynamic programming adalah sebagai berikut : 1. Menentukan penjadwalan unit

pembangkit dengan mengkombinasi n unit pembangkit sehingga dihasilkan kombinasi sebanyak 2n-1. Dimana :

U(unit) = 1 On, unit beroperasi U(unit) = 0 Off, unit tidak beroperasi

2. Menghitung daya total pembangkitan dari tiap-tiap unit sebesar daya maksimum sesuai dengan penjadwalan unit pembangkit setiap kombinasinya.

n

unit

maksGen unitPP1

3. Menentukan kemungkinan operasi unit pembangkitan dengan konsekuensi daya yang dibangkitkan besar dari beban setiap periodenya.

LoadGen PP

4. Menghitung daya pembangkitan ekonomis tiap-tiap unit pembangkit (Pedc)

dengan menggunakan metoda Newton Rhapson.

5. Menghitung biaya pembangkitan unit-unit pembangkit sebagai fungsi dari daya operasi ekonomis.

n

1unit

edc unitP,unituFFCost

dengan fungsi biaya pembangkitan tiap unitnya adalah :

unitu.cP.bP.aP,uF unitunitunit

2

unitunitunit

dimana : Funit(u,P) : Biaya pembangkitan tiap unit

Punit : Daya yang dibangkitkan tiap unit u(unit) : Unit commitment tiap unit aunit, bunit, cunit : Konstantan-konstanta fungsi biaya pembangkitan tiap unit

6. Memilih kombinasi penjadwalan unit pembangkit dengan biaya pembangkitan minimum dari kombinasi yang feasible.

FCostminFCost min

7. Mengoperasikan masing-masing unit pembangkit sebesar daya operasi ekonomis (Pedc) dari kombinasi

penjadwalan unit pembangkit yang memiliki biaya minimum.

HASIL

Dengan mengaplikasikan persamaan-persamaan yang dilibatkan dalam metoda ini ke suatu bahasa pemograman terstruktur

Matlab Ver.5.3 dan menggunakan data pada pembangkit termal sistem Sumbar-Riau dari tanggal 24 Desember s/d 30 Desember 2003, diperoleh hasil seperti pada tabel 2.

Sebelum melakukan metoda ini terlebih dahulu ditentukan fungsi biaya bahan bakar setiap unit berdasarkan karakteristik dari tiap-tiap unit pembangkit termal sebagai

berikut : Fungsi biaya bahan bakar PLTU Ombilin :

F1(PT1) = 1058845,9+29389,8PT1+134,2PT12

F2(PT2) = 717643,2+39457,3PT2+64,8PT22

Fungsi biaya bahan bakar PLTG Pauh Limo :

F2(PT2)= 6596373,7+391764,3PT2+ 2591,4PT22

F3(PT3)=7227032,9+232003,9PT3+

9558,1PT32


65

Tabel 1. Biaya operasi Pembangkit Termal tanggal 24 s/d 30 Desember 2003 Sebelum Optimasi

Tgl

Beban PLTU Beban PLTG Beban Total

Biaya Opr PLTU Biaya Opr. PLTG Biaya Operasi

unit

1

unit

2 Total

unit

2

unit

3 Total

Pemb.

Termal unit 1 & 2 unit 2 & 3 PLTU+PLTG

24 1900 1440 3340 177 63 240 3580 Rp 181.227.033,0 Rp 238.752.639,5 Rp 419.979.672,5

25 1905 1440 3345 56 178 234 3579 Rp 181.477.952,3 Rp 239.024.011,7 Rp 420.501.964,0

26 1910 1440 3350 183 61 244 3594 Rp 181.722.163,9 Rp 240.435.668,6 Rp 422.157.832,5

27 2000 1440 3440 83 61 144 3584 Rp 186.211.880,8 Rp 138.930.885,3 Rp 325.142.766,1

28 2025 1360 3385 95 93 188 3573 Rp 183.262.767,2 Rp 170.993.737,7 Rp 354.256.505,0

29 2040 0 2040 384 432 816 2856 Rp 108.630.050,9 Rp 672.669.120,0 Rp 781.299.170,9

30 2040 0 2040 384 432 816 2856 Rp 108.630.050,9 Rp 672.669.120,0 Rp 781.299.170,9

Total Rp1.131.161.898,9 Rp2.373.475.182,8 Rp3.504.637.081,7

Tabel 2. Biaya operasi Pembangkit Termal tanggal 24 s/d 30 Desember 2003 Setelah Optimasi

Tgl

Beban PLTU Beban PLTG Beban

Total Biaya Opr. PLTU Biaya Opr. PLTG Biaya operasi

unit

1

unit

2 Total

unit

2

unit

3 Total

Pemb.

Termal unit 1 & 2 unit 2 & 3 PLTU+PLTG

24 1775 1782 3557 0 23 23 3580 Rp 191.401.620,5 Rp 28.785.984,7 Rp 220.187.605,2

25 1772 1791 3564 0 15 15 3579 Rp 191.713.430,8 Rp 19.190.656,4 Rp 210.904.087,2

26 1779 1791 3571 0 23 23 3594 Rp 192.083.264,9 Rp 28.785.984,7 Rp 220.869.249,6

27 1780 1788 3569 0 15 15 3584 Rp 191.973.883,6 Rp 19.190.656,4 Rp 211.164.540,0

28 1802 1726 3528 16 29 45 3573 Rp 189.623.594,7 Rp 45.067.096,5 Rp 234.690.691,2

29 2040 0 2040 384 432 816 2856 Rp 108.630.050,9 Rp 672.669.120,0 Rp 781.299.170,9

30 2040 0 2040 384 432 816 2856 Rp 108.630.050,9 Rp 672.669.120,0 Rp 781.299.170,9

Total Rp1.174.055.896,3 Rp 1.486.358.618,7 Rp 2.660.414.515,0

PEMBAHASAN

Dari karakteristik fungsi biaya bahan bakar 2 jenis pembangkit termal terlihat bahwa pembangkit termal PLTU Ombilin jauh lebih ekonomis dibandingkan dengan pembangkit termal PLTG Pauh Limo.

Jika dibandingkan antara PLTU unit 1 dan unit 2 terdapat perubahan biaya ekonomis terhadap perubahan bebannya: Untuk pembebanan dibawah 54 MW PLTU unit 2 lebih ekonomis dibanding unit 1. Untuk pembebanan antara 54 MW hingga 94 MW PLTU unit 1 lebih ekonomis dibanding unit 2. Untuk pembebanan diatas

94 MW PLTU unit 2 lebih ekonomis. Sedangkan pada PLTG juga terjadi hal yang sama. Untuk pembebanan dibawah 6 MW PLTU unit 2 lebih ekonomis dibanding unit 3 Untuk pembebanan antara 6 MW hingga 18 MW PLTG unit 3 lebih ekonomis dibanding unit 2. Untuk

pembebanan diatas 18 MW PLTG unit 2 lebih ekonomis. Pada tabel 2. terlihat bahwa dari tanggal 24 hingga tanggal 27 Desember PLTU unit 2 sama-sama diberi beban lebih

besar dibanding unit 1. Ini disebabkan lebih diprioritaskannya unit 2 pada saat terjadinya beban puncak karena memiliki biaya lebih ekonomis pada saat itu. Pada tanggal 28

Desember PLTU unit 1 diberi beban lebih besar dibanding unit 2. Hal ini dikarenakan unit 2 dihentikan untuk pemeliharaan setelah jam 23.00 sehingga unit 1 diberi bebn maksimal. Kondisi ini terus berlanjut hingga tanggal 30 Desember yang menyebabkan diberikannya beban maksimal pada PLTU

unit 1, PLTG unit 2 dan PLTG unit 3. Dari penelitian ini, jika dibandingkan antara tabel 1 dan tabel 2 penghematan biaya bahan bakar pada pembangkit termal diperoleh dari tanggal 24 hingga 28 Desember atau penghematan selama 5 hari adalah sebesar Rp. 844.222.566,70.

KESIMPULAN

Uraian diatas menjelaskan bahwa:

1. Untuk perubahan beban tiap jam selama satu periode akan menyebabkan terjadinya perubahan skala prioritas pembebanan pada masing-masing unit pembangkit termal yang memungkinkan


66

pemilihan feasible state yang berbeda tiap jamnya.

2. Dengan memilih state-state yang feasible terhadap beban dapat memudahkan perhitungan optimasi unit pembangkit

termal dan terhindar dari banyaknya iterasi.

3. Pembangkit termal PLTU yang memiliki karakteristik fungsi biaya bahan bakar yang jauh lebih ekonomis dibanding dengan PLTG selalu lebih diprioritaskan dalam pengoperasiannya.

4. Optimasi pembangkit termal menggunakan metoda dynamic programming pada sistem Sumbar-Riau dari tanggal 24 Desember 2003 hingga 30 Desember 2003

diperoleh penghematan sebesar Rp. 844.222.566,70.

UCAPAN TERIMA KASIH

Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada pihak penerbit yang telah sudi menerbitkan tulisan ini. Disamping itu penulis juga mengucapkan terima kasih kepada rekan-rekan dosen teknik elektro UNRI yang telah memberikan

sumbangan pemikirannya. Dan juga kepada pihak-pihak yang tidak bisa disebutkan satu-persatu. DAFTAR PUSTAKA

Arismunandar. A. DR, Kuwahara S. DR, 2000, Teknik Tenaga Listrik, Jilid I, Penerbit, PT Pradnya Paramita, Jakarta.

Marsudi, Djiteng, Ir, 1990, Operasi Sistem Tenaga Listrik, Balai Penerbit dan Humas ISTN,.

Stevenson, Jr. William D, 1996, Analisis Sistem Tenaga Listrik, edisi keempat, penerbit Erlangga, Jakarta.

Wood, Allen J, 1996, Power Generation Operation and Control, edisi kedua, Jhon Willey & Sons, Inc, New York.

Weber, James D, 1995, Implementation of Newton Based Optimal Power Flow into

Power System Simulation Environment, Thesis, BS University of Winsconsin, Platteville.

sistem pengambilan keputusan

Documents

Transcript of sistem pengambilan keputusan